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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda % OiSuw  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 i1  SP  
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, *tz"T-6O  
|4X:>Ut]  
w{2V7*+l  
1K^/@^  
  class filler kwGj 7'  
  { YDjQ&EH  
public : f_D1zU^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *|euC"5c  
} ; gA~Ih  
BR5$;-7W  
,@Ed)Zoh  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 5IdmKP|  
Sm+Ek@Ax  
-k$rkKHZ(  
eg?vYW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C/!2q$  
bB)EJCPq>  
/=m=i%& #  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 G_j` 6v)  
Xg,E;LSF8  
/wCP(1Mw  
KkAk(9Q/3  
二. 战前分析 ]0m4esK`  
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。 ,"j |0Q  
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 pN*>A^  
"5Kx]y8  
ua4QtDSs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O%0G37h  
  /* --------------------------------------------- */ [|k@Suv |z  
vector < int *> vp( 10 ); ^>9M2O['!s  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); tV# x{DN  
/* --------------------------------------------- */ 5'l+'ox@J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7|,5;  
/* --------------------------------------------- */ H1hj` '\"<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); '7xmj:.==  
  /* --------------------------------------------- */ +(cs,?`\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); HpNf f0c  
/* --------------------------------------------- */ Eg  w?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); j24BB}mBB  
H~||]_q|  
*QAK9mc  
Rfa1 v*(  
看了之后,我们可以思考一些问题: d['BtVJ  
1._1, _2是什么? 17<\Q(YQ=  
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。 J tYnBg?[E  
2._1 = 1是在做什么? /x$O6gi  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 F5+f?B~?R?  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 'Ur$jW  
5<ery~q  
s\>$ K%!H?  
三. 动工 D}\% Q #  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: s)ZL`S?</  
4\Q ?4ZX  
O]^E%;(]}i  
c(YNv4*X  
template < typename T > T-|z18|!  
class assignment #\t?`\L3  
  { 6\b B#a  
T value; Q !S"=2  
public : 3&3S*1b-H  
assignment( const T & v) : value(v) {} .D)'ZY  
template < typename T2 > /o8h1L=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } e[R364K  
} ; wCn W]<+  
MK~viSgi  
+ s1mm c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :[\}Hn=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;uDH&3W  
.rN 5A+By`  
;t"#7\  
MlS<txFPS  
  class holder |910xd`Z  
  { ` [@ F3x  
public : tR0o6s@v/<  
template < typename T > g4I(uEJk  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const rf]]I#C7  
  { ,}`II|.oB  
  return assignment < T > (t); 2hmV 1gj  
} qrm~=yU%  
} ; "'II~/9  
O1rnF3Be  
3x 'BMAA+  
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: [<f\+g2ct  
1 ,[T;pdDd  
  static holder _1; "E 8-76n  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 p# O%<S@?  
*4]I#N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9s5CqB  
而不用手动写一个函数对象。 >!`T=(u!  
NaB8cLURp  
BE}lzn=sF  
']A+wGR&r  
四. 问题分析 *vUKh^="  
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。 tY%c-m  
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。 V0ulIKck  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 f}  eZX  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [S-NGip  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 C!RxMccTh  
!Edc]rg7  
五. 问题1:一致性 ZZzf+F)T  
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?| e!G I<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 jyLpe2 S  
fLct!H3  
struct holder !=|3^A  
  { QjF.U8  
  // u|O5ZV-cd  
  template < typename T > i nF&Pv  
T &   operator ()( const T & r) const @6}c\z@AxM  
  { Gzc{2"p  
  return (T & )r; c,X\1yLy  
} w*$nG$  
} ; &tHT6,Xv(  
.2[>SI  
这样的话assignment也必须相应改动: K=+w,H# `C  
B5zu?AG  
template < typename Left, typename Right > K, ?M5n '  
class assignment {$oZR" MP  
  { byyz\>yAVq  
Left l; _"##p  
Right r; 9V[|_  
public : p\b:uy6#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jYO@ %bQ  
template < typename T2 > s|%mGt &L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =>4>Z_q  
} ; )Xl/|YD  
DJ[U^dWRn  
同时,holder的operator=也需要改动: .oN<c]iqE  
IAhyGD{b  
template < typename T > i1\xZ<|0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const DZRk K3  
  { dB^J}_wp  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Euk#C;uBg  
} b4S7 Q"g  
eIg ' !8h?  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 MU-ie*+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 pj?+cy v~  
 ZRsDn  
return l(rhs) = r; Xe:B*  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ~EpMO]I  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: z,I7 PY& G  
3)EslBA7i  
template < typename Tp > #Z98D9Pv`o  
class constant_t !94& Uk(O  
  { c{V0]A9VF  
  const Tp t; {~[H"h537t  
public : 2JUX29rER  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9IN =m 5  
template < typename T > D0~WK stl  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ajs<a(,6  
  { )p(5$AR7  
  return t; xXp\U'Ad~~  
} J<>z}L{  
} ; l/DV ?27  
2fFNJ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 M5: f^  
下面就可以修改holder的operator=了 JrOp-ug  
k2j:s}RHY  
template < typename T > /^P^K  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const L7wl3zG  
  { N@58R9P<p  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); PF1!aAvVb  
} zTAt% w5  
"n7rbh3VW  
同时也要修改assignment的operator() R^f~aLl  
F2AM/m^!q  
template < typename T2 > va95/(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } D 7 [n^WtL  
现在代码看起来就很一致了。 43A6B  
HJ !)D~M{  
六. 问题2:链式操作 kIiId8l  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 A\i /@x5#  
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。 -]+ XTsL  
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。 ryW1OV6?_0  
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。 \#m;L/D  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct gupB8 .!  
n-}:D<\7  
template < typename T > gD@ &/j7  
struct result_1 |pqLwnOu  
  { {5#P1jlT  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \-#~)LB]M  
} ; L<1"u.3Z`}  
,B5Ptf#  
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: 7 I&7YhFI  
23_<u]V  
template < typename T > U#Wc!QN-t  
struct   ref qaA\.h7  
  { wkdd&Nw;  
typedef T & reference; Q2Yv8q_}Uq  
} ; >#$( M5&}-  
template < typename T > }2:bYpYQ  
struct   ref < T &> 0`h[|FYV  
  { ga4 gH>4  
typedef T & reference; UacN'Rat  
} ; PJAE~|a  
+&4PGv53J  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +LV'E#h!Q  
_ZzN}!Mye  
template < typename T > JAC W#'4hV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7. G   
  { b v\V>s  
  return l(t) = r(t); zv@'x nY]  
} 3${?!OC  
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。 _-%ay  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >-s}1*^=oD  
' uo`-Y  
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 q-o=lU"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: d#ya"e>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 q)G*"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1.p?P] .  
最后的布局是: ,h #!!j\j6  
                Add 7v?tSob:b  
              /   \ {;n?c$r  
            Divide   5 I%e7:cs>  
            /   \ CV]PCq!  
          _1     3 Gxi;h=J2)>  
似乎一切都解决了?不。 i_`YZ7Hxp  
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。 tPO.^  
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。 "sAR< 5b  
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: i#kRVua/  
t<ftEJU"'w  
template < typename Right > Q, #M 0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const g~FB&U4c  
Right & rt) const Yo| H`m,  
  { [cXu<vjFM  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >B8)Wb :  
} z9w@-])  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $rFv(Qc^=  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 zesEbR)j  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 *VHBTO9  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 EOtrrfT&  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 gW/H#T,  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? sn5N9=\+T  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: oq8~PTw  
<e/O"6='Z  
template < class Action > 5\R8>G~H  
class picker : public Action aCGPtA'  
  { 1Y}gki^F  
public : ;4 ?%k )  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :&?#~NFH  
  // all the operator overloaded `c:'il?  
} ; )@R:$l86  
EF"ar  
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。 ]3d&S5zU  
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: gvoK  
/ sH*if  
template < typename Right > Q.z2 (&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $XyGCn  
  { R)<Fqa7Tm  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hZ2PP ^  
} $ZcmE<7k  
:6HMb^4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > WCR+ZXI?1  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 CvbY2_>Nh  
/jj!DO#  
template < typename T >   struct picker_maker }ZVNDvGH  
  { g-+p(Ll|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `Z%XA>  
} ; 9sYX(Fl  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > f1=8I_>=  
  { `&pb`P<`  
typedef picker < T > result; &RROra  
} ;  }Ecm  
;A- Ef  
下面总的结构就有了: k;LENB2iv  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 m.V mS7_I  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 !Id F6 %  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "H G:by  
至此链式操作完美实现。 t:M>&r:BL  
=602%ef\  
jU4Ir {f  
七. 问题3 *Gu=O|Mm  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ?|s[/zPS=  
<m@U`RFm  
template < typename T1, typename T2 > .S?,%4v%%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8V}c(2m  
  { X='4 N<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); N#[/h96F  
} !. 0W?6yo  
58v5Z$%--  
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: R0/~) P  
\[D"W{9l  
template < typename T1, typename T2 > koqH~>ZtD  
struct result_2 2l\Oufer"  
  { c!841~p(Q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )L#I#%  
} ; As)-a5!  
0;XnNz3&  
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? w^ DAu1  
这个差事就留给了holder自己。 P}VD}lEyO  
    Eydk64 5:3  
F[?t"d  
template < int Order > E3gQ`+wNg?  
class holder; l|uN-{ w  
template <> Y: byb68  
class holder < 1 > #D>8\#53V/  
  { S8]g'!  
public : PMTyiwlm  
template < typename T > N86Hn]#  
  struct result_1 gqC:r,a  
  { I`y}Ky<q  
  typedef T & result; /\=g;o'  
} ; ,>~9 2  
template < typename T1, typename T2 > SgY>$gP9S  
  struct result_2 FJ2^0s/"  
  { Af -{'  
  typedef T1 & result; ^$T>3@rDB  
} ; Zd~Z`B} &  
template < typename T > ;ga~ae=Fg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kj-S d^  
  { e8gD(T  
  return (T & )r; tZ6KU11O  
} qQ|v~^  
template < typename T1, typename T2 > \?GMtM,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  oR5`-  
  { UCq+F96j  
  return (T1 & )r1; ^ 5UIbA(  
} _y8)jD"  
} ; k|g~xmI;  
dwmj*+  
template <> $MP'j9-S?  
class holder < 2 > 4K4?Q+?  
  { +:^tppg  
public : !J+5l&  
template < typename T > J[<:-$E  
  struct result_1 9cj:'KG)!  
  { yCm iW %L4  
  typedef T & result; IJs` 3?  
} ; yTmoEy. q  
template < typename T1, typename T2 > m"xw5aa>  
  struct result_2 7[8PSoo  
  { ft$/-;  
  typedef T2 & result; !rwv~9I  
} ; j[c|np4k\  
template < typename T > NB>fr#pb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )WBTqML[  
  { M#2DI?S@  
  return (T & )r; 9?]4s-~  
} %pV/(/Q  
template < typename T1, typename T2 >  DMf:u`<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2AU_<Hr6  
  { QPdhesrd-  
  return (T2 & )r2; ~I!7]i]"*?  
} xy[R9_V  
} ; ku?i[Th  
` NcWy  
3VKArv-  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 [['un\~r~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: CB6<Vng}C  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: qf+I2 kyS  
gwT"o  
return l(i, j) = r(i, j); N0/DPZX7  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) p"Fj6T2  
K~C*4H:9  
  return ( int & )i; l*/I ; a$  
  return ( int & )j; 7X1T9'j I2  
最后执行i = j; @-)?2CH[8  
可见,参数被正确的选择了。 k%Jw S_F  
,GGr@})  
nKufVe  
Ean@GDLz8  
C:zK{+  
八. 中期总结  lcyan  
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: IU/dY`J1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 b6Dve]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 AEhh 6v  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor LbvnV~S  
jj.iW@m  
quVTqhg"  
A2g +m  
KR%DpQ&{'  
0Ocy$  
九. 简化 hH|3s-o  
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。 j8L!miv6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 XeKIue@_  
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: i4&"-ujrm  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 LZ}C{M{=5A  
  +-*/&|^等 Hh4$Qr;R  
2. 返回引用。 X^eTf-*T  
  =,各种复合赋值等 ; Sq_DP1W  
3. 返回固定类型。 AWc7TW  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :WJ[a#  
4. 原样返回。 seB ^o}  
  operator, Bc`jkO.q  
5. 返回解引用的类型。 6ix8P;;}#  
  operator*(单目) >7p?^*&7;  
6. 返回地址。 f3[gA Y  
  operator&(单目) D:/^TEib  
7. 下表访问返回类型。 S{7A3 x'B  
  operator[] (Xi?Y/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 bO8g#rO  
  operator<<和operator>> LaG./+IP  
C%9;~S  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 D ]:sR  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -O:+?gG  
# 4L[8(+V  
template < typename Left > esIE i!d  
struct value_return /ZUKt  
  { L#1Y R}m  
template < typename T > ]<V[H  
  struct result_1 !-_0I:m  
  { 5IE2&V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; PV<=wc^  
} ; Ep>3%{V  
B\G?dmo  
template < typename T1, typename T2 > 3&^4%S{/  
  struct result_2 YIvJN  
  { 0GK<l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; dgh )Rfp3  
} ; ~Pq1@N>n  
} ;  yl0&|Ub  
w]J9Kv1)-  
^1sX22k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait nlOM4fJ(  
PGF=q|j9K  
下面我们来剥离functor中的operator() a{v1[i\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }RowAGWL  
OX d617  
return l(t) op r(t) ms@*JCL!t  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .$pW?C 3e  
return op l(t) ) jv]Oz  
return op l(t1, t2) RB`Emp&T  
return l(t) op eK PxSN Z  
return l(t1, t2) op *$~H=4t  
return l(t)[r(t)] u.ubw(vv  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] G0 Q} 1  
W ZdEfY{  
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: {/#^v?,  
单目: return f(l(t), r(t)); y !)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); mrX 2w  
双目: return f(l(t)); GVhO}m  
return f(l(t1, t2)); r2M Iw  
下面就是f的实现,以operator/为例 = _X#JP79  
KJ M :-z@  
struct meta_divide F67%xz0  
  { ,#:*dl  
template < typename T1, typename T2 > a+sHW<QeS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?a?i8rnWo  
  { &'4{/Gz  
  return t1 / t2; +aR.t@D+"Y  
} o!!";q%DX  
} ; o8Vtxnkg  
3NAU|//J  
这个工作可以让宏来做: |U)m'W-(q  
})RT2zw}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?@8[1$1a  
template < typename T1, typename T2 > \ HxCq6Y_m<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; v'gP,UO-%D  
以后可以直接用 Ww-%s9N<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :ZG^`H/X1d  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 k]?M^jrm  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) A`_(L|~  
|TM&:4D]^  
\9k$pC+l  
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 65X31vU  
*qdf?' R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > AE0d0Y~9  
class unary_op : public Rettype <q|IP_  
  { 7xz~%xC.  
    Left l; ."b=dkx  
public : 2c:H0O 0o  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {];4  
.I\)1kjX  
template < typename T > =qPk'n9i8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *: )hoHp&  
      { f[v~U<\R  
      return FuncType::execute(l(t)); (}E-+:vFU  
    } \|^fG9M~  
$T7hY$2Q l  
    template < typename T1, typename T2 > ZK,}3b{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B198_T!  
      { n.zVCKN H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #;cDPBv*wS  
    } /LMb~Hy,  
} ; 2B&Yw  
obWBX'  
F jdh&9Zc  
同样还可以申明一个binary_op L-ans2?  
C {.{>M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V"":_`1VW  
class binary_op : public Rettype q@ !p  
  { cy)b/4h@  
    Left l; jRIjFn|~{Y  
Right r; 8\c= Un  
public : H{|a+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s '%KKC  
pL`snVz  
template < typename T > CORX .PQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J]uYXsC  
      { }G n2%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); VU,\OOp  
    } B@!a@0,,_  
E.W7`zl  
    template < typename T1, typename T2 > R<W#.mpo6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *UVjN_na5  
      { `K[:<p}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); m(JFlO  
    } ]PdpC"  
} ; ^Q8m) 0DP  
!ZP1?l30  
$t5 0<1  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 M (dVY/ i  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 YLk; ^?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) js )G   
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Bu?"b=B*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Yjz'lWg  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 0@a6r=`el  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9/C0DDb  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) M52kau  
下面是修改过的unary_op ^EU& 6M2  
cn ,zUG!-h  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  N3^pFy`  
class unary_op b7fP)nb695  
  { 'qLk"   
Left l; AEkgm^t.{  
  |7WzTz  
public : J)(H-xvV  
ko!38BH`/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S |T:rc(~  
Q(m} Sr4  
template < typename T > tF)K$!GR[  
  struct result_1 bTC2Ya  
  { bj` cYL%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; R7T"fN  
} ; !7J;h{3Uw  
+Cx~4zEq  
template < typename T1, typename T2 > S4<@ji  
  struct result_2 mm%w0dOb"  
  { b0LjNO@<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C|"T!1MlY4  
} ; aq"E@fb  
:YjOv  
template < typename T1, typename T2 > 4,f[D9|:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )Y~q6D K  
  { uR)itmc?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); x@.iDP@(  
} /6F 1=O(c>  
)?'sw5C  
template < typename T > Szi4M&!K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7=om /  
  { =Z/'|;Vd_x  
  return OpClass::execute(lt(t)); WlP@Tm5g/  
} Ndi'b_Sh\  
fh$U"  
} ; F~a5yW:R=)  
#f.@XIt'  
)ACa0V>*p  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug v)N6ZOj*C  
好啦,现在才真正完美了。 DS>s_3V  
现在在picker里面就可以这么添加了: y=9a2 [3Dz  
cv:nlq)  
template < typename Right > } 3:TPW5S  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const eJ{"\c(  
  { < Q\`2{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); f]T1:N*t  
} G+[>or}  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 R ;5w*e}?5  
\+GXUnkj  
~\<ZWU<BE  
Ms1\J2  
pzU">)  
十. bind pY=?r{@  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 cdU2ph_  
先来分析一下一段例子 XP2=x_"y  
8f^URN<x  
s>~&: GUwR  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .NjdkHYR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 m)_1->K  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \<lV),  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 .U5+PQN  
我们来写个简单的。 ^0{S!fs  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: w#PaN83+  
对于函数对象类的版本: vW$] :).  
8x,;B_Zu  
template < typename Func > u6r-{[W}  
struct functor_trait rLL;NTN+/  
  { fil6w</L  
typedef typename Func::result_type result_type; &KR@2~vE  
} ; t 1C{  
对于无参数函数的版本: nj7Ri=lyS  
W]Ph:O ^5c  
template < typename Ret > AU'{aC+p  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L6 _Sc-sU  
  { T82=R@7  
typedef Ret result_type; dJ24J+9}]j  
} ; _IlL'c5  
对于单参数函数的版本: {7/6~\'/@  
) ]~HjA;  
template < typename Ret, typename V1 > ;prp6(c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > G$@X>)2N8  
  { Wnf`Rf)1z  
typedef Ret result_type; 3J,/bgL5  
} ; M$&>"%Oi  
对于双参数函数的版本: 3"L$*toRA  
7gQt k  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > R*yB);p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?,%N?  
  { ! h4So4p  
typedef Ret result_type; ~Q%QA._R?  
} ; q0c)pxD%`  
等等。。。 H`io|~Q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy i-ogeR?  
>LLzG  
template < typename Func > \'p7,F{:>5  
struct func_return 4P:vo$Cy  
  { wy -!1wd  
template < typename T > IS=)J( 0  
  struct result_1 n--`zx-['  
  { *@BBlkcx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]B7t9l  
} ; O-'T*M>  
Ahwu'mgnC  
template < typename T1, typename T2 > Hd2_Cg FB  
  struct result_2 XqwdJND  
  { r}5GJ|p0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e4`KnHsL  
} ; _9gn;F  
} ; _|Dt6  
?t%5/  
bFJn-g n  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,}|V'y  
tllg$CQ5  
template < typename Func, typename aPicker > 2 rBF<z7  
class binder_1 d8r+UP@#  
  { ypifXO;m7  
Func fn; ^IId =V=2  
aPicker pk;  9q5[W=|  
public : 1%:A9%O)t  
y\)w#  
template < typename T > dW5z0VuB$/  
  struct result_1 a* D|$<V  
  { #,9|Hr%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vaU7tJ:  
} ; F3f>pK5  
|JDJ{;o  
template < typename T1, typename T2 > tvH)I px  
  struct result_2 ]fc:CR  
  { z>&D~0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @]7\.>)  
} ; ejQCMG7  
s1FBz)yCY=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} y7Ub~q U  
^49moC-  
template < typename T > bpILiC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z`!pU"O9l  
  { INT2i8oU  
  return fn(pk(t)); u`~{:V  
} sg y  
template < typename T1, typename T2 > O*PHo_&G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .`p_vS9  
  { yUG5'<lX  
  return fn(pk(t1, t2)); t5qAH++axN  
} 0T5>i 0/  
} ; ",+uvJT1O  
n" ~*9'  
a]k&$  
一目了然不是么? ^/uGcz|.  
最后实现bind Y^G3<.B  
&|4Uo5qS=Z  
E.3}a>f  
template < typename Func, typename aPicker > d7P @_jO6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "10VN*)J}  
  { w~&]gyf  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); CvJm7c  
} a8 1%M  
[:'n+D=T3M  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Hn~1x'$  
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。 MocH>^,  
v3"xJN_,[p  
十一. phoenix NZuFxJ-`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M&FuXG%  
a*hThr+$M  
for_each(v.begin(), v.end(), {;E/l(HNI  
( -(.7/G'Vk>  
do_ 12a #]E  
[ [ lW "M  
  cout << _1 <<   " , " >N J$ac  
] < &2,G5XA  
.while_( -- _1), pYG,5+g  
cout << var( " \n " ) D2p6&HNT  
) ^IH1@  
); {p 0'Lc<3n  
4QNR_w  
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: MDP MOA  
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 3Y-v1.^j  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 E2|iAT+=.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5m42Bqy"  
-#6*T,f0P(  
l,FoK76G  
template < typename Cond, typename Actor > `1@[uWl  
class do_while [u80-x<  
  { zIFL?8!H9{  
Cond cd; ~P_kr'o  
Actor act; ~PnpYd<2  
public : @U{M"1zZe  
template < typename T > oNZ W#<K  
  struct result_1 % eRwH >  
  { '.yWL  
  typedef int result_type; MF}Lv1/[-J  
} ; Xb* _LZAU  
,d>~='  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2H[a Y%1T  
Z!reX6  
template < typename T > >` QX xTn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )c/y07er  
  { k+$4?/A  
  do %n25Uq  
    { zI!R-Nb  
  act(t); }27Vh0v  
  } Qu FCc1Q  
  while (cd(t)); SsX05>  
  return   0 ; 8$UZL  
} ]a#]3(o]}  
} ; tcEf ~|3  
Ko)T>8:  
(B,t 1+%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). T1HiHvJ  
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。 y%bqeo L~  
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。 }]+}Tipd  
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。 K)UOx#xe1  
下面就是产生这个functor的类: %@93^q[\2  
j :Jdwf  
?{,)XFck  
template < typename Actor > h_G|.7!  
class do_while_actor BC{J3<0bf@  
  { |/=p  
Actor act; Y~hd<8 ~  
public : irb.F>(x  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %GCd?cFF  
Qfu*F}  
template < typename Cond > e=;@L3f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ":#x\;  
} ; dzNaow*0&V  
Rn(F#tI  
zw0 r i6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 nQ!#G(_nO  
最后,是那个do_ T.P Z}4  
T>Rf?%o  
1qKxg  
class do_while_invoker Qn)[1v  
  { TgE.=`"7  
public : H&=4y) /.  
template < typename Actor > `pAp[]SfQd  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const gc:p@<  
  { ^=Tu>{uD  
  return do_while_actor < Actor > (act); obc^<ZD]  
} nBIv{  
} do_; x*"pDI0k)  
\v P2B  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $17 v,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  !QW 0  
最后来说说怎么处理break和continue l)PFzIz=V  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 h:Mn$VR,  
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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