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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ueP a4e!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 G F17oMi  
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, ?TMrnR/d  
Al^h^ 9tJ  
h e1=  
\(;X3h  
  class filler 8/T,.<5  
  { l'FNp  
public : M ]uO%2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} I%tJLdL  
} ; :>o2UH  
(aX6jdvo  
xC YL3hl  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: o l8|  
r8TNl@Z  
'[`pU>9  
gaVQ3NqF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); cUD}SOW  
";*Iwd*V  
'D[g{LkL  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 CAtdx!  
Y N*"q'Yz_  
Hq."_i{I  
'w`3( ':=  
二. 战前分析 50HRgoP5Y  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 $zD}hO9  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 I3" GGp3L  
xO<Uz"R  
&\ \)x.!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :M9 E  
  /* --------------------------------------------- */ jQi)pVT^  
vector < int *> vp( 10 ); TW!>~|U)y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); woyeKOr  
/* --------------------------------------------- */ {i|$^A3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); b$/ 'dnx  
/* --------------------------------------------- */ <}t<A  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); H-'~c \)  
  /* --------------------------------------------- */ "FH03 9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _su$]s  
/* --------------------------------------------- */ @DniYt/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); FWl'='5L  
m8NKuhu  
a6epew!2  
gFAtIx4  
看了之后,我们可以思考一些问题: qIg^R@  
1._1, _2是什么? |iGfWJ^+  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Hi Pd|D  
2._1 = 1是在做什么? 'bx$}w N  
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。 HWxwG'EEY,  
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。 K [M[0D  
IrTMZG  
+/Qgl  
三. 动工 ?0hEd9TU  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Fpckb18}(O  
+lED6 ]+%  
k \V6 q9*  
W>T6Wlxu`6  
template < typename T > *WK0dn  
class assignment Hl b%/&  
  { $|n#L6k  
T value; 3%DDN\q\u  
public : " twq#Alx  
assignment( const T & v) : value(v) {} +"F9yb  
template < typename T2 > JVt(!%K}&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } n Wb0S  
} ; kzXmiBL<9  
5$Da\?Fpn  
)Y 9JP@}T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 MrFi0G7u  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5@< D6>6  
HZEDr}RN  
1@ .Eh8y  
I+g[ p  
  class holder Nlk'  
  { JsyLWv@6xa  
public : %:vMD  
template < typename T > 1PnWgu  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const mQ qv{1  
  { -1<*mbb0  
  return assignment < T > (t); 6y}|IhX?z  
} J={R@}u  
} ; /.<2I  
3lT>C'qq  
XXA1%Lw%  
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: iR6w)  
cgF?[Z+x  
  static holder _1; 3|9 U`@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  b@m\ca  
-3T~+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); t8\XO j  
而不用手动写一个函数对象。 U6 $)e.FO  
q;L~5q."E  
^L +@oS  
y;1l].L  
四. 问题分析 8e*1L:oB!  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 h4lrt  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 d/!R;,^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 V Mb r@9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'v:%} qMv  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9e>Dqlv  
LJ+Qe%|  
五. 问题1:一致性 mOE%:xq9-  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| F3pBk)>a\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 wR*>9LjeG  
6im!v<1Qx  
struct holder ,sln0  
  { Qkq9oZ  
  // .uwD;j +#  
  template < typename T > 2c4x=%  
T &   operator ()( const T & r) const Q{"QpVY8  
  { sm>5n_Vw  
  return (T & )r; i1k#WgvZR  
} [mJmT->  
} ; FEzjP$  
ubZcpqm?Q  
这样的话assignment也必须相应改动: f!n0kXVu6U  
*D6X&Hg&5  
template < typename Left, typename Right > 5}" @$.{i  
class assignment  Q  
  { %?WR 9}KU0  
Left l; i>}aQ:&^0  
Right r; 1@L|EFa  
public : :d,]BB  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} JLFZy\  
template < typename T2 > :^[HDI-[2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Kfl#78$d  
} ; vk] vtjf&%  
z-X_O32  
同时,holder的operator=也需要改动: i6y$P6s  
@ky<5r*JU(  
template < typename T > 1Zj NRg=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Q>[Xm)jr:  
  { \WN ,.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); GoTJm}[N P  
} QFYO_$1 Y)  
x{.+i'  
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。 H@%Y"iIUP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {} gr\  
fu]mxGPc  
return l(rhs) = r; t/`~(0F  
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。 l=.h]]`;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: j|/4V  
a/v!W@Zz}  
template < typename Tp > XwNJHOaF  
class constant_t 5B76D12  
  { C~:@ETcbil  
  const Tp t; JX!@j3  
public : &3t[p=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} O<EFm}Ae  
template < typename T > $VRVM Y [q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const WXzSf.8p|  
  { K6s%=.Zi(  
  return t; |>U:Pb(  
} Sl7x>=  
} ; ZgD%*bH*B  
q }'ww  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 mtunD;_Dek  
下面就可以修改holder的operator=了 |*5803h  
G &LOjd 2  
template < typename T > S pqbr@j  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const   iE8  
  { f}C$!Lhs  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ccPTJ/%$  
} {BS}9jZx  
o&Vti"fpC  
同时也要修改assignment的operator() &?)? w-$p  
~#^suy?  
template < typename T2 > t5"g9`AL  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } UG5AF Z\  
现在代码看起来就很一致了。 "ytPS~  
lNwqWOWy  
六. 问题2:链式操作 tW)K pX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 yur5" $n  
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。 :U!@  
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。 $2gX!)  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 d[7B,l:RN  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^/V>^9CZ  
!`h^S)$  
template < typename T > E@(nKe&6T_  
struct result_1 Jdc{H/10  
  { gFQ\zOlY8a  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .%x%b6EI  
} ; :Ou[LF.O  
(<ZpT%2  
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: N3rq8Rk  
T>cO{I  
template < typename T > Am @o}EC  
struct   ref  Z,Z4Sp  
  { >=+: lD  
typedef T & reference; vv FH (W  
} ; a F!Im}  
template < typename T > aB*'DDlx"r  
struct   ref < T &> wdo(K.m  
  { 99G'`NO  
typedef T & reference; gL(_!mcwu  
} ; ;.'\8!j  
H,q-*Kk  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  Ww&r  
!+(c/ gwBh  
template < typename T > gx ]5)O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Krw'|<  
  { <<M1:1  
  return l(t) = r(t); LyuA("xB#  
} &`^P O $  
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。 FD[o94`%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3"O&IY<  
"pInb5F  
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 lh`ZEvt  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: nQaryL  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /a7N:Z_Bz  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 xMr=tU1C  
最后的布局是: 2K VX  
                Add o^8Z cN>  
              /   \ vBLs88  
            Divide   5 vi; yT.  
            /   \ _X]\#^UiO2  
          _1     3 3o^~6A  
似乎一切都解决了?不。 ~LF1$Cai  
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。 rf=oH }  
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。 N eC]MW  
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: 9@^N* E+  
;BmPP,  
template < typename Right > {\u6Cjx  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const X@pcL{T!  
Right & rt) const Q u_=K_W  
  { @=NTr  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G vTA/zA  
} qF3s&WI  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `P/87=h  
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。 ^9zlxs`<d  
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。 ZuNUha&a  
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。 9  M90X8  
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。 [U@ ;EeS  
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? yW]>v>l:Eg  
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: H g04pZupN  
oH"VrS 6  
template < class Action > vtw97G  
class picker : public Action ecMpU8}rR  
  { Ie7S'.Lmq  
public : !%/2^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .Mxt F\  
  // all the operator overloaded 49tJ+J-N  
} ; $[U:Dk}  
Uo0[ZsFD  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 =: =s  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: iit 5IV  
&~'^;hy=  
template < typename Right > P%y9fU2[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?Ll1B3f  
  { U&o ~U] rm  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hH]oJ}H \  
} UWW'[gEP1  
;-quK%VO!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Z \S'HNU  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 CuFlI?~8 z  
_ 5/3RN  
template < typename T >   struct picker_maker jP31K{G?  
  { (gEz<}Av.  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  ,8)aK y  
} ; lFV\Go  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7? ]wAH89  
  { 1B`JvNtd  
typedef picker < T > result; ^%t{:\  
} ; BmFtRbR  
^0(`:*  
下面总的结构就有了: q rF:=?`E  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ; ]VLA9dC  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 bC,SE*F\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +HF*X~},i  
至此链式操作完美实现。 }_fVv{D   
4Ix~Feuph  
{k)H.zwe  
七. 问题3 H)pB{W/  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 V>"N VRY  
d(q2gd@  
template < typename T1, typename T2 > L"'L@ A|U  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EASN#VG  
  { @N6KZn |R  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); nnuJY$O;M  
} |k<5yj4?  
~EO=;a_  
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: ge[&og/$  
]D@y""{--s  
template < typename T1, typename T2 > CA3`Ee+rD  
struct result_2 6#Bg99c  
  { tg;AF<VI  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; q) !G5j3  
} ; ]//D d/L6  
[(iJj3s!  
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? jTN!\RH9NF  
这个差事就留给了holder自己。 jF 6[+bW<  
    66'AaA;0^i  
IRbZ ;*3dO  
template < int Order > r1zuc:W 1  
class holder; x?2y^3<5  
template <> tRXR/;3O  
class holder < 1 > 2l}3L  
  { 6D29s]h2  
public : puK /;nns  
template < typename T > Ql9 )  
  struct result_1 #IxCI)!I{[  
  { $`txU5#vs  
  typedef T & result; [p96H)8YU  
} ; }^ZPah  
template < typename T1, typename T2 > 2rqYm6  
  struct result_2 Y4)=D@JI  
  { 2^fSC`!  
  typedef T1 & result; jEW@~e  
} ; qViolmDz  
template < typename T > to3D#9Ep  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KTjf2/  
  { _;u@xl=  
  return (T & )r; e2Df@8>  
} O^4K o}  
template < typename T1, typename T2 > JDm7iJxc_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const UP@-@syGw  
  { gg QI  
  return (T1 & )r1; htHnQ4Q  
} ZJ}|t  
} ; oT[8Iu  
z/t+t_y  
template <> ym6gj#2m  
class holder < 2 > bS*oFm@u  
  { /;xmM 2B'  
public : Gu\lV c  
template < typename T > c{cJ>d 0  
  struct result_1 6Ej@;]^^-  
  { xyRZ v]K1  
  typedef T & result; Z{ b($po  
} ; 84YZT+TEN  
template < typename T1, typename T2 > gf U!sYZ  
  struct result_2 n##d!d|g  
  { |d=MX>i|G  
  typedef T2 & result; ns9a+QQ  
} ; j:J{m0  
template < typename T > `"<tk1Kq"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P:2 0i*QU  
  { UU 2 =W  
  return (T & )r; 5E}~iC&  
} a*nx2d  
template < typename T1, typename T2 > (ZHEPN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?o.Q  
  { &#qy:  
  return (T2 & )r2; Zn"1qLPF  
} \!,qXfTMB  
} ; 3NC-)S  
(f?&zQ!+  
L\y>WR%s  
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> >。 tJ@5E^'4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: exL<cN  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |csR"DOqz  
mdPEF)-  
return l(i, j) = r(i, j); PV/S zfvIq  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mqb6MnK -  
e$y VV#  
  return ( int & )i; :{KoZd  
  return ( int & )j; {;XO'  
最后执行i = j; )gP0+W!u  
可见,参数被正确的选择了。 ^PI8Bvs>j  
Hm55R  
l*z.20^P  
>6"u{Qmr  
q$ 6Tb  
八. 中期总结 -P|st;?#  
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: WZJ}HHePr  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 I:G4i}mA  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 L/n?1'he  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor kZ3w2=x3v  
q+Cq&|4 ?2  
o$_,2$>mn  
TEi~X 2u  
#Jqa_$\.  
o `N /w  
九. 简化 &o$Pwk\p/  
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。 enJgk(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6!^&]4  
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: smN |r  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 BNe6q[ )W~  
  +-*/&|^等 /vLdm-4  
2. 返回引用。 N9A#@c0O  
  =,各种复合赋值等 2[qlEtvQ  
3. 返回固定类型。  +*aZ9g  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) d~U}IMj  
4. 原样返回。 x[5uz))  
  operator, yq2pg8%  
5. 返回解引用的类型。 I>(\B|\6  
  operator*(单目) vMB`TpZ  
6. 返回地址。 Wy`ve~y  
  operator&(单目) :AM5EO  
7. 下表访问返回类型。 rW(<[2vg  
  operator[] V O= o)H\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  rr=e  
  operator<<和operator>> pZg}7F{$  
-@EAL:kY  
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。 $ 'obj  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: O>H'o k  
CFU'- #b  
template < typename Left > 96FS-`  
struct value_return z nxAP|  
  { c_#+xGS!7  
template < typename T > MQ{.%  
  struct result_1 U2D2?#  
  { V"`t*m$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; at-+%e  
} ; z[`O YwsW  
(7Q Fy  
template < typename T1, typename T2 > R#x~f  
  struct result_2 Btgxzf  
  { ~l@ h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; gL:Vj%c  
} ; kED1s's  
} ; ^Voi 4;  
~d072qUos  
M)JKe!0ad1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,s9gGCA  
A3 |hFk  
下面我们来剥离functor中的operator() yHk}'YP  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \6)]!$F6:  
GZwz4=`  
return l(t) op r(t) (6Tvu5*4U  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) NB|yLkoDyI  
return op l(t) Oe/\@f0bLT  
return op l(t1, t2) ' M'k$G@Z  
return l(t) op -FGQn |h4  
return l(t1, t2) op n+XLZf#  
return l(t)[r(t)] $ rU"Krf67  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1\aJ[t  
BHZCM^  
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: vk&6L%_~a  
单目: return f(l(t), r(t)); ^I CSs]}1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y%1 94fY$  
双目: return f(l(t)); -0>gq$/N=^  
return f(l(t1, t2)); +338z<'Z!  
下面就是f的实现,以operator/为例 4{rqGC /  
!F|#TETrt  
struct meta_divide Sbp].3^j  
  { W:gpcR]>  
template < typename T1, typename T2 > fZ5zsm'N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) gZHuyp(B  
  { ;LXwW(_6d  
  return t1 / t2; p-Jp/*R5  
} lIUaGz|  
} ; 2]}4)_&d<e  
s1GR!*z>  
这个工作可以让宏来做: N a $eeM  
!JGe .U5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ DQ*T2*L  
template < typename T1, typename T2 > \ .;$Ub[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; kR,ry:J-  
以后可以直接用 rd:WF(]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^kO+NH40  
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 +>}LT_  
(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。。。) ``?79MJ5  
Nm7YH@x*o  
Z)^1~!w0  
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 l{o,"P"  
PptVneujI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R9z:K_d,  
class unary_op : public Rettype 6Lb(oY}\3  
  { ?XIB\7}  
    Left l; !Soz??~o/  
public : uSgR|b;R]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >_J9D?3S  
SIridZ*%  
template < typename T > $Vp*,oRL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .US=fWyrb  
      { Oo0SDWI`(  
      return FuncType::execute(l(t)); !7hjA=0  
    } 4'wbtE|  
e=^^TX`I  
    template < typename T1, typename T2 > 2Wn*J[5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [p+-]V  
      { C==yl"w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); v8} vk]b  
    } .sCj3sX*  
} ; VtN1 [}  
\'Q rJ ?D  
ZccvZl ;b  
同样还可以申明一个binary_op 9?XQB%44  
4=~+B z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > n "bii7h  
class binary_op : public Rettype #PkZi(k hv  
  {  mPL0s  
    Left l; >I@VHl O  
Right r; ? Xl;>}zj  
public : AxtmG\o>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D){my_ /  
48IrC_0j  
template < typename T > 64i*_\UKe  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g7" 2}|qxo  
      { nZ'-3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?XbM  
    } =%ok:+D]  
y1)ZO_'  
    template < typename T1, typename T2 > @PT([1C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZuFcJ?8i  
      { :pfLa2f+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?KtF!:_C  
    } =(]Z%Q-V  
} ; Kr5(fU  
AP:Q]A6}  
I`f5)iF?0  
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 \$4 [qG=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )_YB8jUR-X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) R4y]<8}  
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。 M$48}q+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ZZn$N-  
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。。。 r3B}d*v  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]9N&I/-  
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) Mbp7%^E"A  
下面是修改过的unary_op N[r Ab*iT  
Y}]-o9Rl  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > iInWw"VbKe  
class unary_op Wc Gg  
  { 4{@{VsXN  
Left l; BsU}HuQZQ  
  N; '] &f  
public : njc-=o  
RR+{uSO,t  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} H$+@O-  
<D[0mi0  
template < typename T > ]OtnekkK$  
  struct result_1 ]"&](e6*  
  { 4[(NxXH8M  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; I>GBnx L  
} ; rz0)S py6  
B[I9<4}  
template < typename T1, typename T2 > wRvh/{xB  
  struct result_2 =EYWiK77a  
  { z2>LjM) #  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [l3ys  
} ; $nb.[si\  
Ptc+ypTu  
template < typename T1, typename T2 > -&COI-P8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XEnu0 gr  
  { W=#AfPi$&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }v's>Ae~p  
} PY;tu#W!%  
Khb Ku0Z  
template < typename T > AhD C5ue=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jU $G<G  
  { CLTkyS)C  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;=7K*npT  
} V)5K/ U{  
rlaeqG  
} ; W6Mq:?+D  
lm6hFvEZ  
&JXb) W  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ME$J42  
好啦,现在才真正完美了。 i y8Jl  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0,nz*UDk  
RC/45:hZZ  
template < typename Right > `% QvCAR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -72EXO=|  
  { 1~'jC8&J  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9vz\R-un  
} 4-t^?T: qF  
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。 5f{P% x(  
!b"?l"C+u  
sO` oapy  
n>?D-)g  
+SR{ FF  
十. bind 1X[^^p~^  
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。 d=n@#|3  
先来分析一下一段例子 Kv(R|d6Lp  
}DXG;L  
=gs-#\%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 'f!U[Qatg  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 NJ)Dw`|%|)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~_-]> SI  
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。 jM&di  
我们来写个简单的。 ;F#(:-:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: F~8'3!<9  
对于函数对象类的版本: R0}1:1}$Sn  
K8aqC{  
template < typename Func > *68 TTBq(  
struct functor_trait :{2~s  
  { 0|RofL&o  
typedef typename Func::result_type result_type; ?+))J~@t  
} ; CVW T >M<  
对于无参数函数的版本: +rJ6DZ  
."H;bfcL_  
template < typename Ret > bx(@ fl:m  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8[KKi~A  
  { ] \M+ju  
typedef Ret result_type; @uH!n~QV  
} ; y-db CYMc  
对于单参数函数的版本: {$,\Qg  
t|$ jgM  
template < typename Ret, typename V1 > $8)XN-%(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~g\~x  
  { rNR7}o~qo  
typedef Ret result_type; Rh ^(91d  
} ; H.m]Dm,z  
对于双参数函数的版本: !JDr58  
;U|(rM;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $uZmIu9Bi+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `R$i|,9 )  
  { CtXbAcN2B  
typedef Ret result_type; V6X )L>!xx  
} ; '< U&8?S  
等等。。。 -BH/)$-$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy O|V0WiY<  
!,$#i  
template < typename Func > K9lekevB  
struct func_return ZQ]qJDk  
  { mUa#sTm  
template < typename T > Ifn|wrx;g  
  struct result_1  d 2d-Mk  
  { 393c |8M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4AS%^&ah  
} ; >U vP/rp  
Jv8:GgSg  
template < typename T1, typename T2 > Z0fa;%:  
  struct result_2 B;r_[^  
  { 3'Y-~^ml|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^Hv&{r77  
} ;  px<psR5  
} ; M bWby'  
=I`S7oF  
=mO5~~"W+v  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 J, -.5  
c,xdkiy3  
template < typename Func, typename aPicker > } Bf@69  
class binder_1 az F!V  
  { #4JMb#q0E  
Func fn; r8s>s6vm  
aPicker pk; ]>1Mq,!  
public : +6#$6hG  
)&@YRT\c?8  
template < typename T > rx2)uUbR  
  struct result_1  y:RW:D&  
  { F qH))2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ENuL!H>;*  
} ; `eM ZhY o  
gz~oQ l)zJ  
template < typename T1, typename T2 > WT'-.UX m  
  struct result_2 )Ka-vX)D@  
  { S=_u3OH0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cXPpxRXBD  
} ; .; F<X \_  
lo$G*LWu:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} t`Kpbfk  
e*2^  
template < typename T > '2.ey33V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H~Uf2A)C  
  { #<xFO^TB  
  return fn(pk(t)); w a_{\v=  
} 4Y8=  
template < typename T1, typename T2 > : :>|[ND  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X5iD <Lh  
  { ~JT`q: l-q  
  return fn(pk(t1, t2)); g{V(WyT@  
} ?>;aD  
} ; G}8tFo. d1  
<D.E .^Y  
^ 8}P_  
一目了然不是么? K1 "HJsj  
最后实现bind yMNJHiE/  
TRi'l#m4  
M{J>yN  
template < typename Func, typename aPicker > 9<u&27.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) h-96 2(LG  
  { >%tP"x{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :^]Po$fl  
} v6 U!(x  
9WG=3!-@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,/?J!W@m  
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。 oJTEN}fL  
Ak?9a_f  
十一. phoenix uOv<*Jld*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: KR ( apO  
PEI$1,z  
for_each(v.begin(), v.end(), {N2GRF~c-y  
( @@D/&}#F  
do_ *|y'%y  
[ ww{k_'RRJ  
  cout << _1 <<   " , " z:-{Y2F  
] GJB+] b-  
.while_( -- _1), X%YZQc9  
cout << var( " \n " ) CH4Nz'X2  
) 6>WkisxG  
); jWUrw  
{ 4j<X5V  
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: :zU4K=kR  
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 ~!({U nt+'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8WytvwB}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2U[/"JL  
>)WE3PT/O"  
~T@E")uR  
template < typename Cond, typename Actor > Yb5U^OjyJ  
class do_while e8`d<U  
  { fz|*Plv  
Cond cd; D9g*+KM&  
Actor act; 2!6hB sEr  
public : dEDhdF#f  
template < typename T > U<=TAWZ@  
  struct result_1 gveGBi  
  { Nf4@m|#  
  typedef int result_type; 791v>h    
} ; Q,.dIPla  
@wXYza0|d  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =#2%[kGq  
NN7KwVg  
template < typename T > Aa9l-:R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const | d*<4-:  
  { $(62j0mS>  
  do @{IX do  
    { <2(X?,N5BD  
  act(t); UT@Qo}:  
  } t XzuP_0  
  while (cd(t)); <IZr..|O  
  return   0 ; t 9(,JC0  
} q,sO<1wAT\  
} ; $D`Kz*/.  
3mo<O}}  
gkK(7=r%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :tV"uWZFU  
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。 bzG vnaTt  
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。 2_Lu 0Yrg  
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。 eV_ ",W  
下面就是产生这个functor的类: LiEEQ  
<RxxGD  
Nn_b  
template < typename Actor > t]sk[  
class do_while_actor _&HFKpHQ  
  { vm gd  
Actor act; s[4qC  
public : JXuks`:Q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -qSGa;PJ  
g#P]72TQ  
template < typename Cond > |+h x2?Nv  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; k6 OO\=  
} ; &LV'"2ng8  
5#z7Hj&w  
Vb\^xdL>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 O4nA ?bA  
最后,是那个do_ fm#7}Y  
|xb;#ruR6  
([m4 dr  
class do_while_invoker <OiH%:G/1  
  { ke6,&s%{j  
public : 5aVZ"h"  
template < typename Actor > ?z.  Z_A&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Z{u]qI{l  
  { &|IO+'_  
  return do_while_actor < Actor > (act); &OvA[<qT  
} W<#Kam:8e  
} do_; 9a:(ab'  
C^?/9\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? jz3f{~   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 l(MjLXw5  
最后来说说怎么处理break和continue W^W.* ?e`  
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。 e9\_H=t+  
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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