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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda V|/NB  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p|jV{P  
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, &8>IeK {I  
9:,\gw>F  
h\.zdpR  
zj`v?#ET  
  class filler S\5bmvqP"  
  { 8X`tU<Ab  
public : Y/ee~^YxK'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} `m?c;,\  
} ; qT"Q1xU[  
Bck7\  
m~Bl*`~M  
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: ,:`4%  
jJY"{foWV  
f3{MvAy[  
:Jy'# c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C] 9 p5Hs  
*R3f{/DK  
PBxCx3a{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 X4t s)>"d  
.k9{Yv0  
7J|VD#DE$Y  
0-|byAh  
二. 战前分析 \B 0ywN?  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ;3: q?&  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 !{ )tSipd  
xw T%),  
a{J,~2>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Eam  
  /* --------------------------------------------- */ }_;!hdY q  
vector < int *> vp( 10 ); g'=B%eO$j:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); xY U.D+RY  
/* --------------------------------------------- */ {]_r W/  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  2KN6}  
/* --------------------------------------------- */ AUNQA  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,0~9dS   
  /* --------------------------------------------- */ OD 3f.fT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); & jczO-R^  
/* --------------------------------------------- */ AfP 'EP0m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {g~bQ2wDC  
$:j G-r  
-gas?^`  
wm")[!h)v  
看了之后,我们可以思考一些问题: eKz?"g/j  
1._1, _2是什么? )aao[_ZS  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Cc<,z*T  
2._1 = 1是在做什么? qY$qaM^=  
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。 Vc%R$E%  
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。 f{i8w!O"~  
rs*Fy@  
;)I'WQ]Q  
三. 动工 O Xi@c;F  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <~X>[PK<  
1>Dl\czn  
=rQP[ICs!  
7Wa?$6d  
template < typename T > [NIlbjYH  
class assignment ELjK0pE}-  
  { #D9e$E(J^  
T value; 2gjGeM  
public : z rv#Xa!O\  
assignment( const T & v) : value(v) {} Gqcz< =/  
template < typename T2 > L9ap(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } zT|)uP*  
} ; 9cx =@  
>'5_Y]h4m|  
|*X*n*oI  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 he-Ji  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment zYv#:>C8  
F3lw@b3])  
!W'Ui 9uX  
P;8>5;U4-  
  class holder G"59cv8z4R  
  { (j"(  
public : deeU@x`f<  
template < typename T > W85@v2b  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $1zvgep  
  { I.@hW>k  
  return assignment < T > (t); $ RwB_F  
} \zkw2*t  
} ; $hVYTy~}  
]PP:oriWl  
W Qzj[  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: lhYn5d)DV  
q *AQq=  
  static holder _1; MfBdNdox7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 gbStAr.  
A +w v-~3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o1OBwPj  
而不用手动写一个函数对象。 {8EW)4Hf  
~; OYtz  
4^' 3&vu  
9>#:/g/  
四. 问题分析 rf9_eP  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 pA#}-S%  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 (|fm6$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 z ggB$5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 YEx)"t8E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 l0Ti Z  
a!c[!  
五. 问题1:一致性 W~B5>;y  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| PaCzr5!~f  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q 'a  
"?GebA  
struct holder qG9+/u)\  
  { F{\gc|!i  
  // 0ZPV' `KGp  
  template < typename T > 9kY[j2,+  
T &   operator ()( const T & r) const 8g7,2f/ }  
  { kK~IwA  
  return (T & )r; ?vGf fMm  
} do>"[RO  
} ; ?68uS;  
:Ze+%d=  
这样的话assignment也必须相应改动: :y,v&Kk#T  
[$(R#tZ+  
template < typename Left, typename Right > $ Cjk  
class assignment -,":5V26  
  { z&3]%t `C  
Left l; N<_Ko+VF  
Right r; k6?cP0I)5  
public : Q\J,}1<`6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "n\%_'R\hH  
template < typename T2 > 8C.!V =@\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =j /hl  
} ; vV`|!5x  
{rkn q_;0  
同时,holder的operator=也需要改动: oBlzHBn>0  
 td(M#a-  
template < typename T > d\XRUO[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^ZQCIS-R  
  { #Y,A[Y5jX  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); RyRqH:p)3  
} D?+ RJs  
{=At#*=A  
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。 J/4y|8T/y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 o|2 87S|$  
1]/N2&  
return l(rhs) = r; '=TTa  
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。 Xn7 [n  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ':;LrTc'K  
T=? bdIl  
template < typename Tp > JY4_v>Aob  
class constant_t ] EyeBF)$  
  { L^KdMMz;  
  const Tp t; $k(9 U\y-  
public : ( ji_o^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !5;t#4=  
template < typename T > I>m;G `  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const PbUI!Xqe`  
  { #DaP=k"XV  
  return t; R;=6VH  
} 8D~Dd!~P  
} ; &y3B)#dIJ  
 $o+&Y5:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `p"U  
下面就可以修改holder的operator=了 CSL4P)  
*!u?  
template < typename T > Hz4uZ*7\|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0e9A+&r  
  { M-91 JOt~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Nzc>)2% N  
} WRMz]|+}4  
WB"$u2{|i  
同时也要修改assignment的operator() j];1"50?  
|\p5mh  
template < typename T2 > anitqy#E  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } xXa#J)'  
现在代码看起来就很一致了。 #HcI4j:s!  
)9pBu B  
六. 问题2:链式操作 s@M  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 kOM-  
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。 LI$L9eNv;Y  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 )O-sWh4  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 F0: &>'}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bG1 ofsU  
d:$G|<uA  
template < typename T > zuj;T,R;  
struct result_1 I! ITM<Z$l  
  { ^k9rDn/AW  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; lvig>0:M  
} ; G\IocZ3Gz  
EreAn  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: iDvpXn  
h&'J+b  
template < typename T > Dpp@*xX>  
struct   ref W.GN0(uG  
  { <VgE39 [  
typedef T & reference;  XDvq7ZD  
} ; ,9$>d}N  
template < typename T > K \m4*dOv  
struct   ref < T &> 6NKF'zh  
  { 8|_K  
typedef T & reference; dTgM"k  
} ; I]UA0[8X  
mc56L[  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Suj}MEiv  
u;{T2T  
template < typename T > z+2u-jG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =1&}t%<X  
  { OUKj@~T  
  return l(t) = r(t); {9,R@>R  
} m>+A*M8  
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。 Bzwx0c2VY8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 qIUC2,&g  
zVn*!c  
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 GHqBnE{B  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <X9T-b"$h  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 FL~9</  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !}C4{Bgt*  
最后的布局是: gtl;P_  
                Add rGAFp,}-f  
              /   \ 4I+.^7d  
            Divide   5 >cSi/a,L  
            /   \ jBGG2[hV  
          _1     3 =NI.d>kvC  
似乎一切都解决了?不。 G0^V!0I&O  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 xBt4~q;#sE  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ?\l!]vu*  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: V=Ww>  
fa/P%9db  
template < typename Right > R0z?)uU#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Udg & eEF  
Right & rt) const t P At?  
  { o4U]lK$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K7y!s :rg!  
} FDZeIj9uF  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 w@4t$bd7  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 f45;fT>   
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 2"B}}  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 {: Am9B  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 -(|7`U  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? {A !;W  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: `,hW;p>-  
/[p?_EX@  
template < class Action > pXGK:ceFu  
class picker : public Action cS. 7\0$  
  { 7/[TE  
public : wi![0IE )  
picker( const Action & act) : Action(act) {} m&(%&}g  
  // all the operator overloaded K*J4&5?/  
} ; |SwZi'p  
qBf wN1  
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。 5&G Q=m  
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: .`i'gPLkn2  
Ac*B[ywA3  
template < typename Right > iqc4O /  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )M&I)In'  
  { *B)Jv9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U4 go8  
} S&;T_^|  
tU-#pB>H  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ui0J}DM  
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。 z&6]vN'  
c %6 @ z  
template < typename T >   struct picker_maker Y`E {E|J  
  { Xs.$2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &mO/u= u  
} ; \.XT:B_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~_/<PIm  
  { \Nh^Ig   
typedef picker < T > result; D]LFX/hlH  
} ; rH [+/&w5  
E.WNykF-  
下面总的结构就有了: pGZl.OI  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 =DQdPA\K  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ly[\mGr  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )- Wn'C'Z  
至此链式操作完美实现。 !=k*hl0h  
k*zc5ev}  
>F LdI  
七. 问题3 4jq`No_  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 \_-kOS  
CrQA :_Z(7  
template < typename T1, typename T2 > f<$K.i  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l>[QrRXiSN  
  { ouu-wQ|(mM  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :_I wc=  
} a{%52B"  
&)fhlp5  
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: d=c1WK  
P_^ |KEz  
template < typename T1, typename T2 > /S2p``E+  
struct result_2 ^bY^x+d  
  { K"t:B  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; eKU@>5  
} ; ,/[dmoe  
l{D,O?`Av  
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? )0 42?emn  
这个差事就留给了holder自己。 ,]>`guD V  
    Sx4UaV~"  
k7Be'E BKG  
template < int Order > It!.*wp  
class holder; =km-` }I,  
template <> <(6-9(zHa  
class holder < 1 > qKI4p3&E  
  { Fc{6*wtO  
public : B[U.CAUn  
template < typename T > ? A^3.`  
  struct result_1 nw]e_sm  
  { Cs~\FI1wR  
  typedef T & result; G-Ml+@e>  
} ; $'I$n  
template < typename T1, typename T2 > ,co9f.(w  
  struct result_2 ck4T#g;=  
  { yg]nS<K~4  
  typedef T1 & result; \Im \*A   
} ; QVZ6;/  
template < typename T > +%cr?g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f >, Qhl  
  { 4d3]pvv  
  return (T & )r; *{p& Fy55  
} |Bf:pG!  
template < typename T1, typename T2 > :R_#'i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4|o{_g[  
  { `sp'Cl!  
  return (T1 & )r1; (qc!-Isd~[  
} ePcI^}{  
} ; 5fDtSsW  
(k2J{6]  
template <> j/`qd(=B  
class holder < 2 > /j5- "<;.  
  { @x>$_:]  
public : Q17o5##x7  
template < typename T > 1 0Tg > H  
  struct result_1 '>lPq tdZ  
  { p/^\(/\])  
  typedef T & result; D 5wR?O  
} ; $8yGY  
template < typename T1, typename T2 > @xM!:  
  struct result_2 JgjL$n;F  
  { :\= NH0M  
  typedef T2 & result; uP'w.nA&2  
} ; \oZUG  
template < typename T > 5]n<%bP\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t-gNG!B  
  { :@807OYzy  
  return (T & )r; p(&o'{fb  
} 1AEVZ@(j7  
template < typename T1, typename T2 > aD3F!Sn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  F3r  
  { {{)[Ap)  
  return (T2 & )r2; nm|m1Z+U  
} 9QQ@Y}  
} ; 4a50w:Jy]  
1^"aR#  
x]01j4HJ  
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> >。 H?bs K~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: o0+BQ&A)s*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: G?1V~6  
$=QO_t)?  
return l(i, j) = r(i, j); sTstc+w  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) v^I%Wm  
]f @LhC1x  
  return ( int & )i; (GOrfr  
  return ( int & )j; bRe*(  
最后执行i = j; 7tO$'q*h  
可见,参数被正确的选择了。 [?6D1b[  
ph (k2cb  
^* v{t?u  
q@Yt`$VTN  
`V2j[Fz  
八. 中期总结 T@.m^|~  
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: ${,eQ\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ij5=f0^4.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /;m!>{({)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor mqc Z3lsv  
T eTOj|  
NGZ>:  
Sq]1SW3  
!fjU?_[S  
-"fq34v  
九. 简化 Jl9TMu!1]  
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。 lXy@Cf  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <a}|G1 h  
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: 6]49kHgMhe  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !0+Ex F  
  +-*/&|^等 69[k ?')LM  
2. 返回引用。 \-id[zKb  
  =,各种复合赋值等 5F?g6?j{  
3. 返回固定类型。 1h0ohW  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) A'R sy6  
4. 原样返回。 2Yjysn  
  operator, H pfI  
5. 返回解引用的类型。 9@+X?Nhv5  
  operator*(单目) ?kefRev<#h  
6. 返回地址。 p{PYUW"?^  
  operator&(单目) Ci:QIsu*  
7. 下表访问返回类型。 1k({(\>qq  
  operator[] ~H~4 fp b  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $X]v;B)J|  
  operator<<和operator>> +zPg`/  
9}_f\Bs  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 v>PHn69PU  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @C)h;TR  
,gD i)]  
template < typename Left > +:Zi(SuS]  
struct value_return |mA*[?ye@  
  { mmK_xu~f28  
template < typename T > C(+BrIS*  
  struct result_1 )$g /PQ  
  { O, 6!`\ND  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Im#$iPIvT  
} ; 5E|2 S_)G  
7QFEQ}  
template < typename T1, typename T2 > w;_=$L'H&G  
  struct result_2 _s,svQ8#  
  { t$|6} BX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; dj]N59<  
} ; 2F{IDcJI\  
} ; yp/*@8%_E  
~`.%n7  
'M/&bu r  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait C(hg"_W ou  
{}e IpK,+  
下面我们来剥离functor中的operator() D._r@~o  
首先operator里面的代码全是下面的形式: w:v:znQrW  
%9M49 s  
return l(t) op r(t) (1vS)v $L  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) u> Hx#R<*%  
return op l(t) _>I5Ud8(-  
return op l(t1, t2) " Xc=<rX  
return l(t) op V:18]:  
return l(t1, t2) op Vo[4\h#$  
return l(t)[r(t)] }X-ggO,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #u^d3 $Nj  
4+"SG@i`W  
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: Tr)[q>  
单目: return f(l(t), r(t)); 4LLCb7/5lP  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g-36Q~`9v  
双目: return f(l(t)); ,88}5)b[  
return f(l(t1, t2)); va<pHSX&I@  
下面就是f的实现,以operator/为例 K~R{q+  
g> f394j  
struct meta_divide J .d<5`7   
  { T8LwDqio  
template < typename T1, typename T2 > |.5d^z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) we3t,?`rk7  
  { u QCS%|8C  
  return t1 / t2; 3( kZfH~  
} C 4,W[L]4"  
} ; \&fK8H1  
gO%3~f!vY#  
这个工作可以让宏来做: |>)mYLN!y  
tEl_A"^e  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ NG ~sE&,7  
template < typename T1, typename T2 > \ KMa?2cJH#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "- AiC6u  
以后可以直接用 I6+5mv\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \Uiw: ,  
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 KVBz=  
(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。。。) ^Ue>T 8  
V! p;ME  
gueCP+a_  
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 \oyr[so(i  
~7|z2L  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TD<.:ul]  
class unary_op : public Rettype qmhHHFjQ  
  { ``{xm1GK  
    Left l; C'Q} Z_  
public : ynhH5P|6,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} q-'zZ#  
[||$1u\%  
template < typename T > :|bPr_&U$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y7JJ[:~~  
      { JdE=!~\8  
      return FuncType::execute(l(t)); $ |AxQQ%f  
    } cOSUe_S0w[  
&12.|  
    template < typename T1, typename T2 > -70Ut 4B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "Mth<%i  
      { Gmc0yRN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2!A/]:[F  
    } E8/P D  
} ; <Fi/!  
 1r$q $\  
uv,t(a.^  
同样还可以申明一个binary_op YkTEAI|i  
w1[F]|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^XV$J-  
class binary_op : public Rettype I%|W O*x  
  { CZ|R-ky6p  
    Left l; M*nfWQ a  
Right r; o}<}zTU  
public : VgOj#Z?K  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} VK8 5A  
{JMFCc[  
template < typename T > wJip{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2%QY~Ku~  
      { U]O7RH  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); KnKV+:"  
    } - 3kg,=HU;  
K[O'@v  
    template < typename T1, typename T2 > !>+YEZ"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *22}b.)  
      { l:%4@t`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); F|9 W7  
    } Gz@'W%6yaV  
} ; 5#~u U  
Mz_*`lRN  
4gzrxV  
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 I8rtta  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 YLk/16r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) s${ew.eW  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 a!vF;J-Zqa  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <J!#k@LY]7  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 NLf6}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [kaj8  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Q)#+S(TG  
下面是修改过的unary_op Z7lv |m&  
# **vIwX-Q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ] X%T^3%G  
class unary_op Ep)rEq6  
  { S jgjGJw  
Left l; fL>>hBCqC  
  )*Xd  
public : [oqb@J2  
~`~mnlN  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} w,f1F;!q1  
?VaWOwWI  
template < typename T > 9Kf# jZ  
  struct result_1 9M8 n  
  { JL.noV3q$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +X#JCLD  
} ; pu3ly&T#a_  
f sRRnD  
template < typename T1, typename T2 > 4'9yMXR  
  struct result_2 &iYy  
  { ;iEr+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >..C^8 "  
} ; KVQ|l,E, /  
`0'Bg2'  
template < typename T1, typename T2 > %+0 7>/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8Evon&G59  
  { z86[_l:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); gK7bP'S8H  
} b8o}bm{s  
>AFX}N#  
template < typename T > E3%:7MB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q3Tp /M.  
  { :70n%3a  
  return OpClass::execute(lt(t)); 57PoJ+  
} 0{0BL@H  
X=_`$ 0  
} ; uj 6dP  
{ [Sd[P  
`GGACH3#s  
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 p:g`K# [F  
好啦,现在才真正完美了。 0uZ 'j  
现在在picker里面就可以这么添加了: Dj0`#~  
^ hoz<Ns  
template < typename Right > I"AgRa  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const o'uv5asdb  
  { z^xrB$8 u  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _@-D/g  
} L!fiW`>0G  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 CY{`IZ  
KaRdO  
7J:zIC$u>  
IYb%f T  
d`M]>EDXp  
十. bind *cNqgw#\qL  
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。 <[N"W82p  
先来分析一下一段例子 7F=Xn@ _  
5|I2  
wTT_jyH)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~KtA0BtC  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4s{_(gy  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~Z ,bd$  
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。 Lbo8> L(  
我们来写个简单的。 }digw(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }PdHR00^  
对于函数对象类的版本: Km)5;BQxg  
fevL u[,  
template < typename Func > _3G;-iNX;  
struct functor_trait ML6V,-KU  
  { ! y1]S .;  
typedef typename Func::result_type result_type; AYB =iLa  
} ; *)PCPYB^  
对于无参数函数的版本: CTqAhL 4}  
Mo4#UV  
template < typename Ret > st8=1}:&\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?zypF 5a  
  { q?Jd.r5*  
typedef Ret result_type; K2= `.  
} ; )p,uZ`~v  
对于单参数函数的版本: ]Bp db'  
u!&w"t61Nd  
template < typename Ret, typename V1 > aY/msplC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > d+ LEi^  
  { NT qtr="  
typedef Ret result_type; m\3r<*q6  
} ; .d\<}\zZ7J  
对于双参数函数的版本: HwE1cOT  
y:FxX8S$'e  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6usy0g D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @B<B#  
  { <NIg`B@'s  
typedef Ret result_type; 0SoU\/kUi  
} ; bzz{ p1e  
等等。。。 e ]@Ex  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy GCw <jHw  
qDOJ;> I  
template < typename Func > f zu#!  
struct func_return amPC C  
  { oiG@_YtR  
template < typename T > S6.N)7y  
  struct result_1 (-lu#hJ`&r  
  { Ihe/P {t]J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c|f)k:Q  
} ; W*'gqwM&  
R]oi&"H@r)  
template < typename T1, typename T2 > o_2mSD!  
  struct result_2 njz:7]>e  
  { 4JF8S#8B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z0@)@4z!  
} ; M6ol/.G[  
} ; N9W\>hKaeh  
-:O~J#D  
A+JM* eB  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 W#p A W  
?WD|a(  
template < typename Func, typename aPicker > =~Ac=j!q  
class binder_1 o=!3=2@dh  
  { (qE*z  
Func fn; yPKDn.1  
aPicker pk; 3@k;"pFa<  
public : 7e,EI9?.  
UX-l`ygl  
template < typename T > mp_(ke  
  struct result_1 fo"dX4%}  
  { '/gw`MJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +vxU~WIV&  
} ; :!vDX2o)\  
dXKv"*7l  
template < typename T1, typename T2 > >$gWeFu  
  struct result_2 #S[:Q.0 ;  
  { J~Gq#C^e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;SBM7fwRk  
} ; :#!m(s`  
PVAs# ~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} e+"r L]  
Qtmsk:qm  
template < typename T > `sZ/'R6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^>?gFvWB%  
  { NpRT\cx3  
  return fn(pk(t)); Or&TGwo I  
} $'}:nwq6x  
template < typename T1, typename T2 > GgH=w`;_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~ifo7,  
  {  ]A;zY%>  
  return fn(pk(t1, t2)); Aa* UV6(v  
} d+KLtvB%M  
} ; +{ QyB  
9N>Dp N  
#!\g5 ')mC  
一目了然不是么? I:s#,! >  
最后实现bind brN:Ypf-e  
gIS<"smOo  
Q7`}4c)  
template < typename Func, typename aPicker > 4{rwNBj(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) uX@RdkC  
  { \D BtU7"v  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); VsOn j~@  
} @dAc2<4  
]zHUF!a*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 x72bufd  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 I%(`2 rD8G  
|`9POl=  
十一. phoenix Wa~'p+<c~b  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: S?nXpYr  
t&(}`W  
for_each(v.begin(), v.end(), HK>!%t0S  
( h^ ex?  
do_ +)Tt\Q%7  
[ i'|rx2]e  
  cout << _1 <<   " , " ppIMaP  
] :(,uaX> {  
.while_( -- _1), [ aj F  
cout << var( " \n " ) W[A;VOj0$  
) +\G/j]3f  
); %^xY7!{  
j,QeL  
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: k}y1IW+3  
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 ),5^bl/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 zDY!0QZLF\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: HF}%Ow  
U<fe 'd  
Pq`]^^=be'  
template < typename Cond, typename Actor > 'mj0+c$  
class do_while  q%,q"WU  
  { |xyN#wi  
Cond cd; 2'tZ9mK  
Actor act; D]v=/43  
public : jx a?  
template < typename T > ! FbW7"yE  
  struct result_1 ext`%$ U7  
  { -:t<%]RfY  
  typedef int result_type; Q PgM<ns  
} ; FR _R"p  
Y~(#_K  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^Fgmwa'  
8r(S=dA  
template < typename T > B25@6   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #+V-65v  
  { oe,L&2Jz@  
  do Q~<$'j  
    { gJ cf~@s  
  act(t); A~&Tp  
  } d:}aFP[  
  while (cd(t)); "P`V|g  
  return   0 ; Ss+e*e5Ht  
} fgYdKv8  
} ; ,  A?o  
f.cIhZF  
XZhuV<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =z^v)=uhp  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 9cud CF  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 :$ j6  
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。 V6Ie\+@.\  
下面就是产生这个functor的类: _P.+[RS@  
z8FeL5.(  
(5rH 72g(  
template < typename Actor > FI{9k(  
class do_while_actor _svY.p s*  
  { k/hE68<6i  
Actor act; DZKVZ_q  
public : ]+x;tP o  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} X>l  
9MA/nybI  
template < typename Cond > p>7 !"RF:U  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &*iar+vr  
} ; #!0le:_  
JTB_-J-TU  
3OTq  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 WL(u'%5  
最后,是那个do_ "&Ym(P  
o\u31,  
 N)G.^9  
class do_while_invoker 7c$;-O  
  { 9^l_\:4  
public : \ a18Hp|%  
template < typename Actor > ?<VahDBS+A  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8"l9W=  
  { ,y@` =  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]X/1u"  
} M6U/. n  
} do_; :c%vl$  
0p\R@{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~jMdM~}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _=@9XvNM  
最后来说说怎么处理break和continue j4RM'_*G  
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。 (r,tU(  
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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