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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]3\%i2NM  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 gTQc=,3l3  
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, Z}AhDIw!G  
%MM)5MsB  
Q$*JkwPQ}  
"?M)2,:A  
  class filler fq[1|Q  
  { P!yOA_)as  
public : /8? u2 q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *%ta5a  
} ; tch;_7?  
M{jJ>S{g  
4M )oA|1w  
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: $vLGX>H  
98rO]rg  
RI3GAd  
Gspb\HJ^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); pt%*Y.)az  
j0~ dJ#  
)tv~N7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =.]{OT  
]^0mh["  
w+Y_TJ%  
2w;Cw~<=d  
二. 战前分析 H1d2WNr[  
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。 0<)Ep~!  
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 [85b+SKW  
C({r1l4[D  
hEA;5-m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .3CQFbHF  
  /* --------------------------------------------- */ rM`z2*7%d  
vector < int *> vp( 10 ); EEP&Y?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); '[vC C'  
/* --------------------------------------------- */ ~[Z(6yX  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); jSQM3+`b  
/* --------------------------------------------- */ GQ0(lS  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); T`2a)  
  /* --------------------------------------------- */ 7?ILmYBw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0C4Os p  
/* --------------------------------------------- */ AbL(F#{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); N *,[(q  
m>^vr7  
xQ! Va  
ZfibHivz  
看了之后,我们可以思考一些问题: pN{XGkX.  
1._1, _2是什么? k{ $,FQ4  
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。 w :9M6+mM^  
2._1 = 1是在做什么? lE8(BWzw  
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。 z .+J\  
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。 #G\Ae:O  
-U{!'e8YiN  
ETm:KbS  
三. 动工 ~g}blv0q+B  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: v)aV(Oa  
r-_-/O"l  
eB9F35[  
$+ORq3  
template < typename T > uMjL>YLq{?  
class assignment g: YUuZ  
  { i(4.7{*  
T value; gNC'kCx0c  
public : BKK@_B"  
assignment( const T & v) : value(v) {} mGo NT  
template < typename T2 > 63'L58O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5R6QZVc  
} ; NNBT.k3)  
nK`H;k  
zp\_5[qJ;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Pf~0JNnc  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *G[` T%g  
`_x#`%!#2  
mr,G H x  
MhjIE<OI=  
  class holder X([@}ren  
  { s$~H{za  
public : `)NTJc$):  
template < typename T > g&\;62lV%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (!a\23  
  { jGYl*EBx  
  return assignment < T > (t); v}<z_i5/C.  
} Ky*xAx:  
} ; [$M l;K  
Yc5<Y-W  
Lr Kx  
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: RN$q,f[#  
MEOfVh  
  static holder _1; r;O?`~2'4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 M"foP@  
Pr,C)uch  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X*a7`aL  
而不用手动写一个函数对象。 $#_^uWN-M  
iZ0.rcQj'o  
0 ke1KKy/d  
O]l-4X#8F  
四. 问题分析 qnzNJ_ `R  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Q'[~$~&`  
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。 ?sxf_0*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 I#xhmsF  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 I.o3Old  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <)+;Bg  
Q;@w\_ OR  
五. 问题1:一致性 %5;kNeD\Fq  
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?| sA }X)aP  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Cyud)BZvm  
hDbZ62DDN  
struct holder T{ lm z<g  
  { Xm6M s<z6  
  //  c70B  
  template < typename T > 4VzSqb  
T &   operator ()( const T & r) const 7>gW2 m  
  { K,*IfHi6[  
  return (T & )r; AI .2os*  
} >Lz2zlZI  
} ; pe+m%;nzR  
72y!cK6  
这样的话assignment也必须相应改动: aX~' gq>  
efh1-3f  
template < typename Left, typename Right > %Jn5M(myC  
class assignment d_98%U+u  
  { vf`]  
Left l; QEEX|WM  
Right r; 'v@1_HHW\  
public : ;e~K<vMm;y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o#IWH;ck.  
template < typename T2 > vw` '9~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3iiOxg?j  
} ; hflDVGBW  
+7K]5p;!~  
同时,holder的operator=也需要改动: C,u;l~zz  
s'@@q  
template < typename T > *1}vn%wvn  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Q1 vse  
  { CjA}-ee  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +Jc-9Ko\c;  
} '`p0T%w  
vaZ?>94  
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。 BimM)4g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 a[gN+DX%L  
|nO }YU\E  
return l(rhs) = r; I q47^  
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。 D7$xY\0r  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Sq 2yQSd  
3lNw*M|")  
template < typename Tp > uMP&.Y(  
class constant_t L^nS%lm  
  { Xg97[I8/  
  const Tp t; Vs[!WJ 7  
public : POQ1K O  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} JDC,]  
template < typename T > 5TdI  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const W&^2Fb  
  { yDw^xGws  
  return t; "?sLi  
} E9[8th,t  
} ; '?!2h'  
;"GI~p2~7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4U:+iumy2  
下面就可以修改holder的operator=了 >l5JwwG  
z~a]dMs"(P  
template < typename T > U 0S}O(Ptr  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [ \Aor[(  
  { Z8Clm:S  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); AwL;-|X  
} 3!B3C(g  
@KYmkx W  
同时也要修改assignment的operator() -OP5v8c f  
2!Ex55  
template < typename T2 > zphStiwIQ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~9ILN~91  
现在代码看起来就很一致了。 v6?<)M%  
,K[B/tD{j  
六. 问题2:链式操作 }~5xlg$B<<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 K#{E87G(  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ]H<C Rw  
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。 1')/BM2  
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。   s/'gl  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct & ~[%N O  
cjO,#W0&f  
template < typename T > -/&6}lD  
struct result_1 k .l,>s`!  
  { *)d|:q3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; UoxF00H@!  
} ; z95V 7E  
Bf88f<Z  
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: am05>c9  
`\P:rn95;  
template < typename T > +=@Z5eu  
struct   ref `ionMTZY  
  { ?-'Q-\j  
typedef T & reference; osX23T~-  
} ; 49Ue2=PP#  
template < typename T > @kwD$%*0  
struct   ref < T &> +CNRSq"  
  { I.e'  
typedef T & reference; a^5`fA/L,  
} ; c\4n7m,y  
iVu+ct-iv  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: z?"5= "D  
HNuwq\w  
template < typename T > J0p,P.G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +;[`fSi  
  { Pjb9FCA'  
  return l(t) = r(t); Azz]TO  
} L}a3!33)C  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 IL:"]`f*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .Um%6a-  
W@$p'IBwm  
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 (\/HGxv  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: v|,Hd  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 c)6Y.[).  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 q%:Jmi>  
最后的布局是: pmW=l/6+V3  
                Add o>`/,-!  
              /   \ Sc~kO4  
            Divide   5 sqZHk+<%  
            /   \ A#  M  
          _1     3 q=1SP@;\6  
似乎一切都解决了?不。 e<^4F%jSK  
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。 kyo ,yD  
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。 V!U[N.&$  
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: lIFU7g  
A^p $~e\)  
template < typename Right > wD,F=O  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Z|?XQ-R5  
Right & rt) const V_W=MWs&+  
  { ^:)&KV8D|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wbS++cF<  
} 610k#$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 cT0g, ^&  
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。 }t-r:R$,  
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。 N~ozyIP,  
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。 Csc2yI%3  
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。 1aT$07G0  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? d|NNIf  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: zuPH3Q={  
e#OU {2X  
template < class Action > G<dXJ ]\\  
class picker : public Action ::`j@ ]  
  { GQZUC\cB  
public : J;kbY9e  
picker( const Action & act) : Action(act) {} j5)qF1W,  
  // all the operator overloaded 7=AKQ7BB>b  
} ; vZDQ@\HrC  
` cv:p|s  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 5UM[Iz  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 5,((JxX$  
5k(#kyP  
template < typename Right > 68!fcK  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vxt^rBA  
  { 5y'Yosy:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -oo=IUk  
} o_N02l4J)  
(os7Q?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > O9yQ9sl  
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。 *Sf^()5C,  
`3:%F>  
template < typename T >   struct picker_maker k1H0hDE  
  { Mvh_>-i  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #"M Pe4  
} ; *j* WE\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -ur]k]R  
  { ~Iu09t|a  
typedef picker < T > result; Ja&%J:  
} ; NE4fQi?3  
o%5bg(  
下面总的结构就有了: uSQ*/h-<)0  
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。 s?E:]  
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。 X m3t xp#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 mC7Y *  
至此链式操作完美实现。 ;~bn@T-  
>D;hT*3  
>g2B5KY  
七. 问题3 31C]TdJ  
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。 ?:nZv< x  
#50)DwD  
template < typename T1, typename T2 > 8( D}y\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yBj)#m5!  
  { Td >k \<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j5O*H_D  
} ~-GDheA  
3$cF)5Vf  
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: c" 7pf T  
gsp 7N  
template < typename T1, typename T2 > OQQ9R?Ll{  
struct result_2 ftPw6  
  { QA(,K}z~^S  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^IpiNY/%Q  
} ; h'x~"k1  
w0!,1 Ry  
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? o4;Nb|kk9+  
这个差事就留给了holder自己。 2~DPq p[  
    0mh8.  
d/>,U7eS[+  
template < int Order > ?Q3~n^  
class holder; J":9  
template <> Snu;5:R  
class holder < 1 > }A7qIys$4  
  { /8>/"Z2S  
public :  ^gyp- !  
template < typename T > [BBKj)IK  
  struct result_1 F/SsiUBS  
  { Cpcd`y=IN  
  typedef T & result; rk|(BA  
} ; b2e  a0  
template < typename T1, typename T2 > )1}g7:  
  struct result_2 u&XkbPZ%4c  
  { |q2lTbJ  
  typedef T1 & result; zYdtQjv  
} ; i@Zj 7#e*  
template < typename T > )^Pvm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }YP7x|  
  { }Xi#x*-D  
  return (T & )r; 7y Te]O  
} t`,IW{  
template < typename T1, typename T2 > ;x^,t@ xge  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S\5k' ifh  
  { b H_pNx81  
  return (T1 & )r1; c$kb0VR  
} ON0+:`3\  
} ; Q; /F0JDH  
*v ^"4  
template <> Sp,Q,Q4  
class holder < 2 > %i>e  
  { |S:!+[  
public : xPup?oP >  
template < typename T > !<zzP LC  
  struct result_1 '5/}MMT  
  { d J:x1j  
  typedef T & result; o}+Uy  
} ; 78CJ  
template < typename T1, typename T2 > |u r~s$8y-  
  struct result_2 YB~t|m65  
  { j(C UYm  
  typedef T2 & result; ~<- ci  
} ; V?59 .TJ  
template < typename T > uyt-q|83=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :wZ`>,K"t>  
  { B"9hQb  
  return (T & )r; iv+jv2ZF%  
} d5"EvT  
template < typename T1, typename T2 > Q@wq }vc!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P`dHR;Y0  
  { @) ZO$h  
  return (T2 & )r2; `F\:XuY   
} mv*T=N8fC  
} ; kj!7|1i2  
#S%Y; ilq  
vj&5`  
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> >。 4t Nvq  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: h+~df(S.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _G[I2]  
E97+GJ3  
return l(i, j) = r(i, j); h<1dTl*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $7&l6~sMQ  
5f'g 3'  
  return ( int & )i; Va Yu%  
  return ( int & )j; &^n> ZY,  
最后执行i = j; (F[/~~  
可见,参数被正确的选择了。 O+p-1 C$\  
tNuCxb-  
3E}NiD\V}  
j8Q5d`  
Cz@FZb8  
八. 中期总结 ^b!7R <>~  
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: mH*@d"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2Uv3_i<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (vAv^A*i}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ivt} o_b*  
L> Oy7w)Y  
gJ5wAK+?  
bV$8 >[`  
+#qt^NO  
Bf:tal6 -M  
九. 简化 i<wU.JX&h  
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。 B >u,)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 D<bU~Gd,P  
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: .D,?u"fk|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [Ba2b: l6v  
  +-*/&|^等 W `u$7k]$  
2. 返回引用。  =Etwa  
  =,各种复合赋值等 |5~wwL@LW7  
3. 返回固定类型。 f']sU/c=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <L/M`(:=k  
4. 原样返回。 XK%W^a*x  
  operator, }or2 $\>m  
5. 返回解引用的类型。 L+L"$  
  operator*(单目) `Ix s7{&jU  
6. 返回地址。 #K#Mv /  
  operator&(单目) BLwfm+ m"  
7. 下表访问返回类型。 a#Kmj 0  
  operator[] S@c\|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 x'2 ,sE  
  operator<<和operator>> 4", )zDk  
7.$]f71z  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 4aN+}TkH@G  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: P#[IUXtT  
4Hml.|$  
template < typename Left > OgKWgvy  
struct value_return <+\k&W&Y|y  
  { ~TG39*m  
template < typename T > a*6wSAA )  
  struct result_1 R5K-KSvW  
  { R2N^'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 13.{Y)  
} ; bk7^%O>  
&gWMl`3^*!  
template < typename T1, typename T2 > @TA8^ND  
  struct result_2 t}]9VD9  
  { z[qdmx^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Kd/[ Bs%  
} ; "J P{Q  
} ; >HcYVp~G  
TwM1M["3  
,b6kTQq  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait tg7C;rJ  
NokXE  
下面我们来剥离functor中的operator() U~{Sa+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: gb=80s0  
YER:ICQ  
return l(t) op r(t) ~># LOT `  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Ql~#((K  
return op l(t) _\,rX\  
return op l(t1, t2) ^91sl5c8yD  
return l(t) op 5ys #L&q'Z  
return l(t1, t2) op oUQGLl!V  
return l(t)[r(t)] ;'=VrE6  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] G-\<5]k]  
[i(Cl}  
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: DC|xilP1O  
单目: return f(l(t), r(t)); 9m\)\/V  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); S9G8aea/  
双目: return f(l(t)); BgJkrv7~  
return f(l(t1, t2)); m x3}m?WQ  
下面就是f的实现,以operator/为例 [as-3&5S  
oMh~5 W  
struct meta_divide 0\5M^:8i3  
  { g|ql 5jW  
template < typename T1, typename T2 > Zk]k1]u*5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3TU'*w &  
  { 7o;x (9  
  return t1 / t2; >"cr-LB  
} s.^c..e75C  
} ; *nYB o\@g  
CV!;oB&  
这个工作可以让宏来做: OM20-KDc5  
gI)w^7Gi  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <K.Bq]  
template < typename T1, typename T2 > \ I:F'S#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; iD%qy/I/  
以后可以直接用 99F>n[5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) L"[IOV9S  
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 tCWJSi`IJ  
(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。。。) ,3:QB_  
L3B8IDq  
C0\%QXu  
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 YO)')&  
LIr(mB"Y0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R]CZw;zS_  
class unary_op : public Rettype 3hc#FmLr2b  
  { `6rrXU6|  
    Left l; .r~'(g{qt  
public : TT|-aS0l(u  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }l.KpdRT2  
LkaG8#m1R  
template < typename T > M$,Jg5Dc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const davvI$TA  
      {  Nm jzDN  
      return FuncType::execute(l(t)); ;xSRwSNDi(  
    } >4Iv[ D1  
XDHLEG-u(  
    template < typename T1, typename T2 > Lb!r(o>8Cb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dO+kPC  
      { 7k 3p'FeS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); LL{t5(- _  
    } 0;vtdM[_  
} ; )nhfkW=e  
6yN" l Q7  
%h0D)6 j  
同样还可以申明一个binary_op Am#m>^!qb  
BpH|/7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u/ }xE7G  
class binary_op : public Rettype {b(rm,%  
  { wjuGq.qIu  
    Left l; e d_m +NM  
Right r; ll_}& a0G  
public : fb /qoZ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} aJI>FTdK  
l x7Kw%  
template < typename T > h:f;mn?x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O8gfiQqF&  
      { b<\$d4Qy  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _O$tuC%  
    } -zprNQW  
R3$@N  
    template < typename T1, typename T2 > .Nc_n5D6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pow|:Lau!  
      { ,`<]>;s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5KK{%6#f\  
    } "rVU4F)  
} ; @Eo4U]-  
kr#I{gF  
~fBex_.o*  
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 j13riI3A  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 oK)[p!D?0{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &%6NQWW  
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 ]/B/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! t7&Dwmck9  
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。。。 sqT^t!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6Hda]y  
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) RXM}hqeG  
下面是修改过的unary_op am2a#4`  
A$Wx#r7)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > jSB'>m]  
class unary_op 1ADv?+j)A/  
  { ;:U<ce=  
Left l; O'OFz}x),  
  +Jdm #n?_  
public : Gp,'kw"I  
/0 _zXQyV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^eobp.U  
|Hfl&3  
template < typename T > C *a,<`  
  struct result_1 `T=1<Twc  
  { $}db /hY*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; n_J5zQJ  
} ; Jns/v6  
<z',]hy  
template < typename T1, typename T2 > +ZX .1[O  
  struct result_2 Y3<b~!f  
  { I :@|^PYw  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `&H04x"Y$>  
} ; @O'I)(To  
q4+Yv2e <r  
template < typename T1, typename T2 > w?_`/oqd|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ac|/Y$\w  
  { }Fm\+JOS   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); D!S8oKW  
} ^@K WYAAW5  
8]HY. $E  
template < typename T > %{U"EZ]D!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5*Btb#:  
  { -8/JP  
  return OpClass::execute(lt(t)); rfc|`*m}0  
} k1 RV'  
/eb-'m  
} ; SetX#e?q~  
p.5e: i^LJ  
2Y$  
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 :kt/$S^-  
好啦,现在才真正完美了。 $C$ub&D ~"  
现在在picker里面就可以这么添加了: H~eGgm;p  
[<Q4U{F  
template < typename Right > ?;_O 9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \qB6TiB/  
  { ~@@ Z|w  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >;7a1+`3  
} $cu]_gu  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ??j&i6sp  
k/@Tr :  
NZP7r;u  
=-5[Hn%  
@i{]4rk lv  
十. bind KJX>DL 9\  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 \f<z*!,D$  
先来分析一下一段例子 (7~%B"  
cf\&No?-p  
G1/Gq.<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .zIgbv s  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 m@[3~ 6A  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /S[?{QA  
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。 - zQ<Z E  
我们来写个简单的。 A$:|Qd7F1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: bOb Nc  
对于函数对象类的版本: !?b/-~o7S  
!vVT]k[N  
template < typename Func > :]-$dEu&  
struct functor_trait [[X+P 0`r  
  { XfDX:b1p  
typedef typename Func::result_type result_type; C bQ4Y  
} ; Q vJZkGX  
对于无参数函数的版本: \?d TH:v/E  
nd.hHQ  
template < typename Ret > C/)`<b(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *E7R(#,yC  
  { ,_bp)-OG  
typedef Ret result_type; xh r[ A  
} ; FB_NkXR  
对于单参数函数的版本: 6bUl > 4  
^7^2D2[  
template < typename Ret, typename V1 > j76%UG\Ga  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > K[]K53Nk  
  { v^TkDf(Oz  
typedef Ret result_type; e[8UH=`|  
} ; 1yS&~ y?a  
对于双参数函数的版本: QAUykS8  
~ aA;<#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > t#~XLCE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _*n)mlLln  
  { 7@3sUA_Go  
typedef Ret result_type; 0qR$J  
} ; 59Nd}wPO;  
等等。。。 \447]<u  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8)?_{  
#N9d$[R*  
template < typename Func > d- kZt@DL=  
struct func_return OpUA{P  
  { lQ$+JX;n(y  
template < typename T > 1$(  
  struct result_1 $+jy/:]D  
  { g}Mi9Kp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !5~k:1=  
} ; uJ 8x  
bw5T2wYZ  
template < typename T1, typename T2 > ?0) @jc=  
  struct result_2 y!5:dvt  
  { LihdZ )  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S(tEw Xy  
} ; `I#`:hj  
} ; lRH0)5`  
*IqVY&  
}^9paU  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 I&\4C.\>  
AK;^9b-}q:  
template < typename Func, typename aPicker > y]^#$dK(z  
class binder_1 F|*tNJU>  
  { snq;:n!   
Func fn; AIv<f9*.:  
aPicker pk; QoseS/  
public : e96#2A5f  
[zx|eG<&-  
template < typename T > GMe0;StT  
  struct result_1 ll2Vk*xs  
  { ZRP y~wy>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; j.B>v\b_3  
} ; f~R[&q +  
A _i zSzC1  
template < typename T1, typename T2 > bBG/gQ  
  struct result_2 N6q5`Ry  
  { {#9,j]<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qy&\Xgn;GA  
} ; +`Fb_m)f  
P9s_2KOF  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 'e85s%ru  
q<EEb  
template < typename T > Wp`C:H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :cdQ(O.m  
  { ~b#OFnyG  
  return fn(pk(t)); 7*MU2gb  
} o$t &MST?i  
template < typename T1, typename T2 > P=Puaz5&{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4i`S+`#  
  { >j:|3atb  
  return fn(pk(t1, t2)); cd+^=esSO  
} DyIV/  
} ; -!~vA+jw1  
kF?S 2(vH  
3>M.]w6{  
一目了然不是么? SBz/VQ  
最后实现bind >>j+LRf*  
#4N >d~  
p {?}g'  
template < typename Func, typename aPicker > XECikld>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) s6/cL|Ex  
  { 2m_H*1 HJ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0mVuD\#=!  
} /`}6rXnw9  
mYzcVhV  
2个以上参数的bind可以同理实现。 o6|"J%9GX  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ng 9NE8F  
PqI![KxZW  
十一. phoenix %z2oDAjX  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: RQ|?Ce",  
6&mWIk^VC  
for_each(v.begin(), v.end(), 8yvJ`eL-  
( *0\k Z,#BJ  
do_ i(P>Y2s  
[ H) cQO?B  
  cout << _1 <<   " , " *#6|!%?g  
] 2^J/6R$  
.while_( -- _1), 7N6zqjIB  
cout << var( " \n " ) ^Eu_NUFe  
) 5!8-)J-H  
); [WYJrk.  
}H; ]k-)  
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: RPY 6Wh| 4  
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 umryA{Ps  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %_)b>C18 y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: DP0Z*8Ia  
GBW 7Y  
9>IsqYc  
template < typename Cond, typename Actor > 'f8 p7 _F  
class do_while kR_E6Fl  
  { m EFWo  
Cond cd; .T{U^0 )  
Actor act; >pnz_MQ   
public : =/m}rcDN  
template < typename T > PYaOH_X.  
  struct result_1 }^Z< dbt  
  { T%w(P ^qk  
  typedef int result_type; y/H8+0sEk  
} ; gsi<S6DQ8  
*%nX#mwz  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \wTW?>o Z  
[XxA.S)x3  
template < typename T > 9 #:ue@)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q4 $sc_0i  
  { NXi ,5  
  do IN>TsTo  
    { N]*!8  
  act(t); m8p4U-*j  
  } h|)2'07  
  while (cd(t)); 9z5z  
  return   0 ; +Z]y #=  
} uQ-WTz|*  
} ; ,~iFEaV+  
80cm6?,xu  
N4tc V\O  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). pc^E'h:  
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。 u"eZa!#  
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。 $*g{[&L|6  
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。 ^g\h]RD}  
下面就是产生这个functor的类: %N!h38N2  
JW2W>6Dgv[  
.ZM]%[4  
template < typename Actor > U24V55ZnI  
class do_while_actor V.+DP  
  { rC=f#YjR  
Actor act; h@ EJTAi  
public : XPrY`,kN  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Fv<]mu  
Gl=@>Dc%  
template < typename Cond > &MBOAHhze  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; G6f %/m`  
} ; ^j1Gmv)  
)_WH#-}  
UX03"gX  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *pmoLiuB>  
最后,是那个do_ 9.^-us1  
U. NeK{  
MI?]8+l  
class do_while_invoker qEPf-O:lm  
  { A5`#Ot*3  
public : u)wu=z8  
template < typename Actor > k:@a[qnY  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1i ?gvzrq  
  {  j@s=ER  
  return do_while_actor < Actor > (act); &IxxDvP3k  
} G;87in ,}  
} do_; 2nVuz9h  
9(V=Ubj  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +*WUH513  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6f<*1YR F  
最后来说说怎么处理break和continue 7m vSo350  
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。 \nn56o@eN  
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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