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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda H~ >\HV*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Nh4&3"g|  
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, ?c fFJl  
nx{X^oc8e  
rC/z8m3z  
oHV!>K_D  
  class filler {p(6bsn_#]  
  { NVf_#p"h  
public : c47.,oTo  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} CX5>/  
} ; A*]sN8  
JRtDjZ4>  
\y7\RV>>3b  
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: Oo>Uu{{  
Jep/%cT$w  
Gch3|e  
DsHm,dZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); w(y 9y9r]  
criNeKa  
kp)1s>c  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [ 4PiQyr  
q((%sWp  
X:(t,g*7  
=C^4nP-  
二. 战前分析 P}!pmg6V  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 /(}YjeS  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 NZXCaciG  
-Ji uq  
PL3oV<\4s>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1n>AN.nI  
  /* --------------------------------------------- */ Q$yQ^ mG  
vector < int *> vp( 10 ); Qg o| \=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); W{]r_`=:6S  
/* --------------------------------------------- */ m='_ O+ $  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @.QuIm8,  
/* --------------------------------------------- */ QT(]S>--n  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !]z4'*)W  
  /* --------------------------------------------- */  O&dh<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); W#x~x|(c  
/* --------------------------------------------- */ HJe6h. P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Fa X3@Sd!  
xu'b@G}12  
v/Xz.?a\jF  
}ol<DV  
看了之后,我们可以思考一些问题: G98fBw  
1._1, _2是什么? *E/CNMn=E  
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。 EPEn"{;U  
2._1 = 1是在做什么?  I$fm"N  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 =u5( zaBe  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 5J6~]J  
'@5"p.  
{'+.?g  
三. 动工 M(Yt9}Z%Y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: vH"^a/95|  
x^YsXzu  
j>hBNz  
<M,=( p{  
template < typename T > ?ViU%t8J5  
class assignment |q\Rvt$d  
  { yV) 9KGV+:  
T value; z) "(&__  
public : ~ =$d>ZNQ  
assignment( const T & v) : value(v) {} c 1{nOx  
template < typename T2 > #b;TjnC5{$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 19\ V@d^  
} ; i6:O9Km  
7{OD/*|  
a#/~rNRY  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )=#zMdK&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment RJD(c#r$  
ooN?x31  
>#5jO9  
mk3,ke8  
  class holder 9H cxL  
  { ZBc8 ^QZ  
public : D.w6/DxaXa  
template < typename T > '=ydU+X  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .fNLhyd  
  { U ~8, N[  
  return assignment < T > (t); #sf1,k5'  
} TA"gU8YQ  
} ; x\Kt}/97e  
wQOIUvd  
OT3~5j1[  
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: \8Yv}wQ  
#nS crs@  
  static holder _1; #8B4*gAM  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +!-U+W  
!<5Wi)*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4 :M}Vz-  
而不用手动写一个函数对象。 TmLfH d  
1Zgv+.  
%Lfy!]Ru  
34aSRFsk*  
四. 问题分析 VVi3g  
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。 <*HsJwr)u  
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。 >q1rdq  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \{}5VVw-S?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 r]bG,?|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 VO7&<Y}{x  
"1-z'TV=  
五. 问题1:一致性 S2~im?^21  
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?| _j\ 8u`^n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 AXPdgo6  
XWUi_{zn  
struct holder X[1w(dU[  
  { ##yH*{/&  
  // zQsW*)L  
  template < typename T > :gx]zxK  
T &   operator ()( const T & r) const i [2bz+Z?  
  { >d^DN;p  
  return (T & )r; d PF*G$  
} .2*h!d)E  
} ; 7_5-gtD  
 ^J& }C  
这样的话assignment也必须相应改动: Ev1gzHd!i  
mS &^xWPV  
template < typename Left, typename Right > 8} |!p>  
class assignment )C0 y<:</  
  { [}?E,1Q3  
Left l; f(*iagEy  
Right r; <-=g)3_  
public : tjcG^m} _  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {[r}gS%  
template < typename T2 > ZE6W"pbjU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %ERR^  
} ; O7zj8  
?q}:ojrs1  
同时,holder的operator=也需要改动: \|C~VU@  
{:`XhPS<B  
template < typename T > YZ/2 :[b  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 'F Cmbry  
  { l +# FoN  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); E5t /-4  
} Y?JB%%WWI  
ST[E$XL6  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ?2Sm f  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 kntULI$`  
%[k"A  
return l(rhs) = r; JYa3xeC;  
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。 jUrUM.CJ\N  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: aoU5pftC  
$%?[f;S3,  
template < typename Tp > WTu1t]  
class constant_t | =tGrHL  
  { j%fi*2uX  
  const Tp t; UkM#uKr:  
public : r.v.y[u  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >ToI$~84  
template < typename T > wo\O 0?d3{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Xrzpn&Y=#  
  { F)=*Ga  
  return t; w)"F=33}5  
} 9mB] \{^  
} ; He}"e&K  
9PJnKzQ4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 MQl GEJ  
下面就可以修改holder的operator=了 w,;ox2  
$qM&iI-l0  
template < typename T > OA&r8WK3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (xMq(g  
  { !.w|+-JKO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =wFl(Q6J  
} 8k?V&J `  
]|B_3* A  
同时也要修改assignment的operator() .!_^<c6  
>\!k~Zi  
template < typename T2 > ^6PKSEba  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } XPMvAZL  
现在代码看起来就很一致了。 *I`Eb7 ^  
hj=k[t|g}  
六. 问题2:链式操作 ZKVM9ofXRi  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 '2m"ocaf  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Xb1is\JB  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 f:ep~5] G  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 OTmr-l6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q*R9OF  
qex::Qf  
template < typename T > Eg$Er*)h8  
struct result_1 5$/Me=g<  
  { =T#?:J#a  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5)p!}hWs  
} ; 6\6g-1B`  
DU:+D}v l  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ~?KbpB|  
Lcf]  
template < typename T > P7;q^jlB  
struct   ref "QM2YJ55m`  
  { t[\6/`YH  
typedef T & reference; 9&1$\ZH  
} ; PH=O>a`a_O  
template < typename T > JgcMk]|'  
struct   ref < T &> c)SQ@B@q  
  { z"V`8D  
typedef T & reference; d@ tD0s  
} ; 68nPz".X  
&}FWpo!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: dSbz$Fct  
sUpSXG-W/@  
template < typename T > 6x@4gP y[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^fti<Lw5  
  { hIwqSKq9  
  return l(t) = r(t); n/+G^:~_  
} l:sfM`Z^[  
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。 x^y&<tA  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -Vj112 fI  
c5t7X-LB  
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 O,0j+1?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `&SBp }W}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <Mf(2`T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 rnXoA, c/  
最后的布局是: -nnAe F  
                Add g>_d,#F  
              /   \ i[PksT#p  
            Divide   5 1"U.-I@  
            /   \ nT@FS t  
          _1     3 I6[=tB  
似乎一切都解决了?不。 EK zYL#(i  
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。 i [6oqZ  
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。 8lF:70wia  
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: Qz([\Xx:  
;%O>=m'4  
template < typename Right > = '<*mT<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ='fN xabB  
Right & rt) const fs*OR2YG7  
  { )7a 4yTg!~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mlbSs_LT^  
} d&%}u1 .  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0Yfz?:e  
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。 jYsg'Rl  
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。 I =nvL  
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。 QE`u~  
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。 > @q4Uez  
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? |JTDwmR  
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: Tywrh9[  
g715+5z[  
template < class Action > "mAMfV0  
class picker : public Action _&PF(/w  
  { _cQhT  
public : BXLw  
picker( const Action & act) : Action(act) {} kj'  
  // all the operator overloaded iayxN5,  
} ; _ Zzne  
ybpU?n  
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。 q ?m<9`  
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: z A@w[.  
dt(Lp_&v  
template < typename Right > l#|M.V6G  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const OCI{)r<O2m  
  { 0Y/k /)Ul]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ou [Wz{  
} NucLf6  
. "`f~s\G  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > OZE.T-{  
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。 E# *`u  
dlc'=M  
template < typename T >   struct picker_maker ex)U'.^  
  { B[[1=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :/i13FQ  
} ; ~{!,ZnO*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > j4Y] 8  
  { qX*Xo[Xp  
typedef picker < T > result; ;Dc\[r  
} ; o^<W3Z  
 fG|+ !  
下面总的结构就有了:  Rlx  
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。 KL8WT6!RZ  
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。 YtY.,H;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 bs_rw+  
至此链式操作完美实现。 (.~'\@  
=B ts  
j9 &0/ ~/  
七. 问题3 :c0 |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。 Kg#s<#h  
:w:ql/?X  
template < typename T1, typename T2 > aN~x3G  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const anFl:=  
  { qgsw8O&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); n]bxG8~t  
} Ct}rj-L<i  
3E:+DF-Z\  
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: WvWZzlw  
a,\GOy(q{  
template < typename T1, typename T2 > +(vL ~  
struct result_2 [ jgC`  
  { v QDkZ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; u 9%AK g}~  
} ; &Ef6'  
|~YhN'OJ  
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? t)b /c:ql  
这个差事就留给了holder自己。 6>- Gi  
    +g8uV hC  
8'Q1'yc  
template < int Order > 1xMD )V:  
class holder; LQ4F/[1}  
template <> rOXh?r  
class holder < 1 > $ 7uxReFZR  
  { sys;Rz2  
public : mNr<=Z%b  
template < typename T > t[x[X4  
  struct result_1 8Nxyc>8K~  
  { *G;D u`;  
  typedef T & result; <^B!.zQ  
} ; LZrkFkiC  
template < typename T1, typename T2 > (JeRJ4  
  struct result_2 _ +A$6l  
  { jX 6+~  
  typedef T1 & result; q<?r5H5  
} ; T!gq Z  
template < typename T > ^HNccr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0vdnM8N2  
  { *Y- rEF>  
  return (T & )r; gBXJ/BW$y  
} KS(Ms*k;'  
template < typename T1, typename T2 > 4L[-[{2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v@ OM  
  { _c6 zzGtH  
  return (T1 & )r1; =s[P =dU  
} {$^Lb4O[V  
} ; ?&r >`H E  
vA, tW,  
template <> "AMsBvzgo  
class holder < 2 > bL18G(5  
  { &?B\(?*  
public : )J!=X`b  
template < typename T > 407;M%?'A  
  struct result_1 T|lyjX$Q]9  
  { zd#/zUPI  
  typedef T & result; h OF>Dj  
} ; Y%]&h#F  
template < typename T1, typename T2 > Cr%6c3aQ  
  struct result_2 "Kt[jV;6  
  { 8??%H7~  
  typedef T2 & result; qGc>+!y  
} ; DSx D531[A  
template < typename T > ?3Dsz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vCtag]H2@  
  { 6d|%8.q1  
  return (T & )r; >,%7bq=T!  
} .%N*g[J  
template < typename T1, typename T2 > ppo\cy;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const oi}\;TG  
  { `(?x@Y>.Ht  
  return (T2 & )r2; {"w4+m~+te  
} |&a[@(N:zf  
} ; L~xzfO  
bLi>jE.%.  
p3(&9~ 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> >。 }9ZcO\M  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5T;,wQ<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  `jB2'  
WXC}Ie  
return l(i, j) = r(i, j); rJl'+Ae9N|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #y%?A;  
LXQ-J  
  return ( int & )i; JK9}Kb};  
  return ( int & )j; YKs^aQm#  
最后执行i = j; :ift{XR'  
可见,参数被正确的选择了。 gAgP("  
4`+hX'  
Oy/+uw^  
H Ql_ /:Wx  
Nm]\0m0p-  
八. 中期总结 fr<, LC.  
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: 9K F`9Y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $di8#O*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 S\O6B1<:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor O<v9i4*  
SRx `m,535  
*S@0o6v  
mf)o1O&B  
(j;6}@  
"|l-NUe  
九. 简化 \aG:l.IM0  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 4l*4w x""v  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 W8 m*co  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: saaN$tU7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 A_WtmG_9  
  +-*/&|^等 &u/T,jy`  
2. 返回引用。 zWh[U'6  
  =,各种复合赋值等 ]o]*&[C  
3. 返回固定类型。 qSWnv`hL  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) pZ4]oK\*  
4. 原样返回。 P$=Y5   
  operator, yy6?16@  
5. 返回解引用的类型。 R_2JP C  
  operator*(单目) uR7\uvibUO  
6. 返回地址。 :9`T.V<?  
  operator&(单目) 4X &\/X  
7. 下表访问返回类型。 :3x|U,wC  
  operator[] Q0j$u[x6s  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^L1#  
  operator<<和operator>> C,xM) V^a  
L)o7~M  
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。 g.d%z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: EO5k?k[*  
d?/?VooU  
template < typename Left > !~&vcz0>)9  
struct value_return /WJ*ro]Hd$  
  { OxraaN`  
template < typename T > ~e<v<92Xu  
  struct result_1 bvM a|;f1  
  { 3:h9cO/9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -B-nTS`  
} ; cR1dGNcp/@  
f: h.O# d>  
template < typename T1, typename T2 > t zhkdG  
  struct result_2 TKsze]/q  
  { Z;{3RWV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; t-$R)vZ}M  
} ; #~r+   
} ; jyt#C7mj-A  
)k8=< =s  
*$Df)iI6  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *kXSl73 k  
A qKl}8  
下面我们来剥离functor中的operator() q1Si*?2W  
首先operator里面的代码全是下面的形式: s}d1 k  
MhNDf[W>  
return l(t) op r(t) =;/4j'1}9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,xew3c'(W  
return op l(t) b&;1b<BwD  
return op l(t1, t2) XK (y ?Y1  
return l(t) op D %`64R  
return l(t1, t2) op D/w4u;E@  
return l(t)[r(t)] ? 5qo>W<7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] RrkS!E[C  
 l+.E'   
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: /]Fs3uf  
单目: return f(l(t), r(t)); *@q+A1P7@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); QM1-w^  
双目: return f(l(t)); |yi3y `f  
return f(l(t1, t2)); Ok+zUA[Wu  
下面就是f的实现,以operator/为例 9K@>{69WQ  
FBM 73D@`  
struct meta_divide T{={uzQeJJ  
  { u":D{+wC |  
template < typename T1, typename T2 > ^IxT.g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) B8^tIq  
  { ,*2%6t`N?  
  return t1 / t2; UlHRA[SCv  
} zv]-(<B  
} ; iAX\F`  
Rla4XN=mf  
这个工作可以让宏来做: dUtxG ~9  
Y WSo:)LY  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @+ VvZc2Y  
template < typename T1, typename T2 > \ _M+'30  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; x=yU }lsV  
以后可以直接用 x-0IxWD%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \#[W8k<Z  
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 )>atoA  
(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。。。) EdA_Hf  
#dDsI]E )  
~(tZW  
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 ujZki.x  
,|_ewye  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :".:Wd  
class unary_op : public Rettype ObIi$uJX  
  { S<f&?\wK=v  
    Left l; w~EXO;L2  
public : J'4{+Q_pa  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }(AUe5aw`G  
>wjWX{&?  
template < typename T > BciwS_Qx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x\XgQQ]-  
      { V#1_jxP)Q  
      return FuncType::execute(l(t)); X-! yi  
    } ~1pJQ)!zlq  
0\g;^Zpi  
    template < typename T1, typename T2 > e_+`%A+-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4:8#&eF  
      { 13.v5v,l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); WIXzxI<)  
    } . ({aPtSt!  
} ; l^ni"X  
|EaGKC(   
VuwBnQ.2k  
同样还可以申明一个binary_op j?1\E9&4-Q  
{nT !|S)$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %5*gsgeI  
class binary_op : public Rettype ](NSpU|*  
  { :tM|$TZ  
    Left l; .s|n}{D_i  
Right r; Z~8Xp  
public : _> .TB\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N~ljU;wo-9  
Qp<?[C}'W  
template < typename T > )_b #c+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yw5MlZ4P=  
      { Hjli)*ev  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); M|FwYF^  
    } E=w$r  
B8 -/ C\  
    template < typename T1, typename T2 > V;?_l?_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KO<fN,DR  
      { g?UG6mFbE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1j6ZSE/*|  
    } <\?ySto  
} ; Wt"@?#L  
aZ2liR\QE  
?)1h.K1}M  
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 o(>!T=f  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [9a0J):w{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) dW<.  
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。 Q<zL;AJ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $}l0Nh'Eu  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 jDcE_55o  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;=hl!CB  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) N{iBVl  
下面是修改过的unary_op 7*OO k"9  
5?k_Q"~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~*Ve>4  
class unary_op HGB96,o f9  
  { |]DZc/  
Left l; }f^r@3Cb3  
  0F`@/C1y55  
public : E@"+w,x)  
AZorzQ]s  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} u~Q0V J~  
J'Yj_  
template < typename T > tQ'E"u1  
  struct result_1 G=!Y~qg  
  { q NU\XO`H  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; wsP3hE' ]  
} ; 5bv(J  T  
XYWGX;.=  
template < typename T1, typename T2 > V>@NkQ<|y  
  struct result_2 V8NNIS  
  { Vfp{7I$#6"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u7fae$:&  
} ; y .S0^  
 nq8mzI  
template < typename T1, typename T2 > "Z }'u2%\m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l+ bP48  
  { Hy|$7]1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %S$`cp  
} R8Lp8!F'  
iYHD:cg)~  
template < typename T > =bZ>>-<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fV Ah</aZ  
  { e<l Wel  
  return OpClass::execute(lt(t)); DM!vB+j+,  
} 9Q^>.^~^  
Ne@Iv)g?  
} ; gx4`pH;B\  
=i Rc&  
kxhvy,t  
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 "X>Z!>  
好啦,现在才真正完美了。 0+;.T1?  
现在在picker里面就可以这么添加了: JE9|;A  
el.;T*Wn  
template < typename Right > 9HRYk13ae  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const J@H9nw+Q  
  { "Hg.pDNZ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :bW}*0b-  
} ]Tf.KUm  
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。 mDvZ 1aj  
KZ`d3ad  
QT9(s\u  
WHvN6  
]$4k+)6  
十. bind %K;,qS'N_  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 aIRCz=N  
先来分析一下一段例子 * ?rw'  
Xl2Fgg}#  
y{s?]hLk  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :!N 5daK  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 t\CVL?e`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5(%+8<2  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 NV9D;g$Y  
我们来写个简单的。 m!|u{<,R  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6t *pV [  
对于函数对象类的版本: -/B}XN W  
E%3WJ%A  
template < typename Func > lK9us  
struct functor_trait $[VKM|Zjw  
  { I(s\ Q[  
typedef typename Func::result_type result_type; <!Nj2>  
} ; ,@khV  
对于无参数函数的版本: ]3NH[&+  
"|]'\4UdzQ  
template < typename Ret > u#\=g:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > x{Gb4=?l  
  { TRcY!  
typedef Ret result_type; :upi2S_e  
} ; \Z ] <L  
对于单参数函数的版本: +AtZltM i  
z\oq b) a  
template < typename Ret, typename V1 > "7JO~T+v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > S@z$,}Yc`<  
  { d\3L.5]X  
typedef Ret result_type; xQ* U9Wt;T  
} ; )T(xQ2&r4  
对于双参数函数的版本: R4_4FEo  
w-AF5%gX  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > m%+W{N4Wb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0 4x[@f`  
  { C^aP)& qt  
typedef Ret result_type; Q SW03/_f  
} ; gPT-zul  
等等。。。 @%O"P9;s  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `]FA} wC  
Vu*yEF}  
template < typename Func > &AU%3b  
struct func_return ` *&*jdq&i  
  { PnFU{N  
template < typename T > xA`Q4"[I  
  struct result_1 (NFq/w%  
  { q<@f3[A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /wljb b/s  
} ; ?>1AT ==wI  
7;5?2)+=6  
template < typename T1, typename T2 > T6Z2 #  
  struct result_2 a^~T-;_V  
  { UkG|5P`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bVQLj}%   
} ; Lf3Ri/@ p  
} ; >O&(G0!N+}  
* Od_Cl  
k*J}/HO  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 hW~,Uqy  
z~L4BY@z  
template < typename Func, typename aPicker > M+gQN}BAr  
class binder_1 ;'`T  
  { [`Ol&R4k  
Func fn; W% YJ.%I  
aPicker pk; zQ(li9  
public : AZ(["kh[  
|<\o%89AM  
template < typename T > 7Z0 )k9*  
  struct result_1 ~Hd{+0  
  { k v,'9z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >5% o9$|z  
} ; e-ljwCD  
9b``l-rO  
template < typename T1, typename T2 > f+}? $'  
  struct result_2 6;dQ#wmg  
  { $LRvPan`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -w1U /o.  
} ; ^' lx5+-  
e#:.JbJ:D  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} uH^/\  
.</d$FM JE  
template < typename T > WB'&W=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V()s! w  
  { <*V%!pwIG  
  return fn(pk(t)); yH;=Y1([  
} azr|Fz/  
template < typename T1, typename T2 > %Nwap~=H;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S)iv k x  
  { 3Nd&*QSV  
  return fn(pk(t1, t2)); )-xx$0mL-  
} R^iF^IB  
} ; M9.jJf  
H1yl88K  
mQ;b'0&  
一目了然不是么? ZF_*h`B  
最后实现bind MRxzOs  
b2aPo M=  
"o*(i7T=n  
template < typename Func, typename aPicker > *NS:X7p!V  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) U; JZN  
  {  \U(qv(T  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); F-R4S^eV  
} = 7d{lK  
"a6[FqTs  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #(j'?|2o%  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 3V?JX5X\  
]{jdar^  
十一. phoenix 1\z5[ _  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: e%uPZ >'q  
3lcd:=  
for_each(v.begin(), v.end(), Z `sM(?m  
( Obgn?TAVX  
do_ N\ChA]Ck  
[ a[Ah  
  cout << _1 <<   " , " 5D8V)i  
] @Hw#O33/'  
.while_( -- _1), =Bcwd7+  
cout << var( " \n " ) "-C.gqoB  
) OBqaf )W  
); 5 < wIJ5t  
1//d68*"  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: F.i*'x0u  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 0-M.>fwZ=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \b95CU  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .K]n<+zW  
"_WOt Jr  
: KhAf2A  
template < typename Cond, typename Actor > 9_)*b  
class do_while ~~!iDF\  
  { lQj3# !1}  
Cond cd; R*VRxQ,h6+  
Actor act; J,Du:|3o  
public : 62TWqQ!9d  
template < typename T > kG@~;*;l  
  struct result_1 9dn~nnd'n  
  { /FJ )gQYA  
  typedef int result_type; Aj((tMJNOw  
} ; b-ZC~#?|b  
^&F8NEb=2>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} h)fJ2]JW8W  
0}}b\!]9  
template < typename T > xTiC[<j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f40xS7-Q0  
  { ))- B`vi  
  do aMKi`EW  
    { @xIKYJyU  
  act(t); i%w[v_j  
  } %MGbIMpY  
  while (cd(t)); >Vc;s !R  
  return   0 ; 4WU%K`jnXb  
}  b)/,  
} ; aqJ>l}{  
70hm9b-   
VN6h:-&iY  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,j\1UAa  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 =$xxkc.~G  
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。 @'>h P  
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。 ^h #0e:7<  
下面就是产生这个functor的类: ncZ5r0  
Q{-T;T  
HjCcfOej  
template < typename Actor > {ZQ|Ydpk  
class do_while_actor ZmU7tK  
  { D32~>J.F  
Actor act; '*gY45yT`  
public : n=Qz7N(M  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} zt,pV \|  
hDBVL"  
template < typename Cond > +PT/pybA  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; J:WO %P=Q  
} ; fGGGz$;N  
U0>Uqk",  
$p? gai{o  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Cn+'!?!d,  
最后,是那个do_ 0*$?=E  
(#,0\ea{x  
**p|g<wvY*  
class do_while_invoker PCKgdh},  
  { Zw6UH;5  
public : DvL/xlN  
template < typename Actor > mz)Z =`hy  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9?W!E_  
  { )~@iM.}S2  
  return do_while_actor < Actor > (act); L WwWxerZ  
} X|]&K  
} do_; P(h[QAM  
^}Vx5[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? VaKBS/y"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 X'[93 C|K  
最后来说说怎么处理break和continue sX_6qKUH  
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。 a(cZ]`s]*  
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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