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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8zjJshE/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 bJ eF1LjS  
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, uNqN &7g  
<^ratz!-  
ItZ*$I1<  
rf!i?vAe  
  class filler wX <ov0?[  
  { @Q!Tvw/  
public : 3 [O+wVv  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} f/m0,EERk  
} ; )L_@l5l  
/U6ry'  
tvUCd}  
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: vJX0c\e  
lj+&3<E  
'HL.W](  
$wl_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); '+*'sQvH[  
x}{O9LiR  
o}52Qio  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 c68,,rJO]i  
i\#?M  "  
r =]$>&  
L;6{0b58 $  
二. 战前分析 @jZ1WHS_a  
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。 f'Oj01[  
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 9j 0o)]  
ZJ/K MW  
Nkn2\ w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {CX06BP  
  /* --------------------------------------------- */ e=_Ng j)  
vector < int *> vp( 10 ); pTH5-l_f ]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =t.T9'{  
/* --------------------------------------------- */ /HdjPxH  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^#4<~zU  
/* --------------------------------------------- */ on1B~?*D  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *{O[}  
  /* --------------------------------------------- */ xgvwH?<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); U@53VmrOy  
/* --------------------------------------------- */ 0E@*&Ru  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); NuXII-  
&&zsUAkS  
R^INl@(O  
#K/95!)  
看了之后,我们可以思考一些问题: ROO@EQ#`Z  
1._1, _2是什么? E+$D$a  
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。 vLGnLpt  
2._1 = 1是在做什么? z]&?}o  
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。 g#G ]}8C  
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。 _auFt"n  
~*e@^Nv)v  
X]=8Oa  
三. 动工 RxVZn""  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: u7},+E)+B  
E=]|v+#~  
ss`Sl$  
RP k'1nD  
template < typename T > B'bOK`p  
class assignment '*<I<? z;  
  { _s}`ohKvD  
T value; .d?LRf  
public : O0eM*~zI  
assignment( const T & v) : value(v) {} }:!X@C~  
template < typename T2 > drbim8 !q~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } eAjsMED  
} ; /E:BEm!  
fT YlIT9  
.X:,]of  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 hUEA)c  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /<"ok;Pu7  
B#3Q4c$  
Z,V<&9a;  
K87yQOjPv  
  class holder F?qg?1v B|  
  { >Sb3]$$  
public : D2RvFlAXu  
template < typename T > \m=k~Cf:f  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const E;An':j  
  { U/_hH*N"!  
  return assignment < T > (t); xtK\-[n  
} ` }B,w-,io  
} ; NCgKWyRR  
,;f5OUl?[  
+zEyCx=8H  
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: hS&.-5v  
(O& HCT|  
  static holder _1; yR"mRy1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7}`FXB  
Fh/sD?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ex66GJQe1  
而不用手动写一个函数对象。 xqQK-?k  
$)d34JM  
Mh {>#Gs  
R@U4Ae{+  
四. 问题分析 AJ)&+H  
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。 ;s-@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。 p6ryUJc6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 45OAJ?N  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 nYe:$t3F=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 DWN9_*{  
ncTMcu  
五. 问题1:一致性 v:n[H]K|  
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?| +,TrJg  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 RE1M4UV.  
)JJF}m=  
struct holder vin3 i&k  
  { #)3 B  
  // "2p\/VfA  
  template < typename T > ~YByyJG   
T &   operator ()( const T & r) const p|@#IoA/e  
  { N|3#pHm@  
  return (T & )r; }$ Kd-cj+  
} CTxP3a9]  
} ; {qOqtkj  
/Z[HU{4  
这样的话assignment也必须相应改动: c e; zn\  
:zNNtv iA  
template < typename Left, typename Right > 9'@G7*Yn  
class assignment G&YcXyH  
  { Ul}<@d9: B  
Left l; 6;wKL?snO  
Right r; T\bpeky~  
public : 2'-84  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5>ktr)]  
template < typename T2 > F!p;]B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } cDK)zD  
} ; ?Iq{6O>D.  
6YV"H  
同时,holder的operator=也需要改动: 1g jGaC  
~O]{m,)n  
template < typename T > 6Nt/>[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7 p1B"%  
  { z7+>G/o  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4YR{ *  
} N Hn #c3o  
_dmG#_1  
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。 eN\+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 NEvNj  
K}2G4*8S_G  
return l(rhs) = r; yvnDS"0<  
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。 $PAAmaigi  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: z;ku*IV  
_"*s x-  
template < typename Tp > UtQCTNjC{  
class constant_t PB!XApTb  
  { y,bD i9*|  
  const Tp t; :8HVq*itS  
public : {m@tt{%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} B^/k`h6J  
template < typename T > o\; hF3   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \9uK^oS  
  { uPjp5;V  
  return t; `uZMln @  
} xA`j:zn'j  
} ; R[)bGl6#  
UEhFId  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \CV HtV  
下面就可以修改holder的operator=了 Xo&\~b#-  
cbs ;  
template < typename T > adAdX;@e`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const HFlExa u  
  { 7(a1@VH  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); WW>m`RU`  
} Tj{3#?]Ho  
.wyuB;:  
同时也要修改assignment的operator() $G5:/,Q  
.U44p*I  
template < typename T2 > S#r|?GYua  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } x 4sIZe+  
现在代码看起来就很一致了。 0L1sF'ZN  
+l.LwA  
六. 问题2:链式操作 cc:$$_'L  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 < (B|g&A  
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。 #S x  
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。 ^!0z+M:>^  
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@% H  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct V|[NL4  
+|7N89l  
template < typename T > hUuKkUR+Ir  
struct result_1 ByO?qft>u  
  { K=nDC.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; k7;i^$@c  
} ; 3D1y^I  
ts}OE  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: GZKYRPg  
Yyr9Kj:  
template < typename T > -A=3W3:C  
struct   ref "v( pluN|  
  { V aG Qre  
typedef T & reference; ICr.Gwe3_  
} ; 6}!1a?X  
template < typename T > nMfR< %r  
struct   ref < T &> }6<5mq)%  
  { [u37 Hy_Gi  
typedef T & reference; I%GQ3D"=  
} ; j"aY\cLr t  
T93st<F=R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &[_@f#  
V*5v JF0j  
template < typename T > !c1M{klP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ".waCt6  
  { +^&i(7a[?  
  return l(t) = r(t); R5%CK_  
} [#RFdn<  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 5E1`qof  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `9+R]C]z8  
u@`a~  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 G%;>_E  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \E<Qi3W>*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 i/H;4#Bz  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 H(P]Z~et  
最后的布局是: Yf~Kzv1]*  
                Add R=&-nC5e  
              /   \ EP>Lh7E9n  
            Divide   5 P:N> #G~z  
            /   \ FfrC/"N  
          _1     3 #D|%r-:"  
似乎一切都解决了?不。 DR:DXJc  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 B RskxyL&,  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ;1 {=t!z=  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: #;W4$ q  
}+G5i_a  
template < typename Right > ~ {yy{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]Y!Fz<-;P  
Right & rt) const %7P]:G+Y\  
  { l>`66~+s,`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :KA)4[#;W  
} ) \TH'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 oz)4YBf  
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。 1"75+Q>D  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 WFFQxd|Z  
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。 O-K*->5S  
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。 qsbV)c  
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? EU%v |]  
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: cz /cY:o)  
b1jDbiH&  
template < class Action > k ,+,,W  
class picker : public Action PnInsf%;  
  { ,Xfu?Yan  
public : =~Qg(=U0U  
picker( const Action & act) : Action(act) {} zrG  
  // all the operator overloaded VPuR4 p.  
} ; {wj%WSQj/y  
L 6fbR-&Lt  
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。 strM3j##x  
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: 2,`X@N`\  
qHdUnW  
template < typename Right > k'H[aYMA  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const l9="ccM  
  { *AQ3RA8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #k|f>D4  
} ".$kOH_:  
j~K(xf  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +y8Y@e}>  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 WysWg7,r  
&Tuj`DL  
template < typename T >   struct picker_maker zhd1)lgY  
  { 3*2~#dh=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :r hB=  
} ; 9T5 F0?qd  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~ZSX84~@u  
  { LQ4:SV'3  
typedef picker < T > result; ZvT,HJ0?  
} ; ![\P/1p  
%_4#WI  
下面总的结构就有了: 9X=<uS  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 `y^\c#k  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 amC)t8L?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Nc{&AV8Y_v  
至此链式操作完美实现。 fxoEK}TM  
0E!-G= v  
`'<$N<!  
七. 问题3 [~ 2m*Q  
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。 :??W3ROn  
b~:)d>s8wY  
template < typename T1, typename T2 > KB|mtsi  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %A'mXatk  
  { Xm>zT'B_tJ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y$]<m+1  
} ~5%3]  
E>tHKNyVTp  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: JfSe; v  
ox&? `DO  
template < typename T1, typename T2 > eS@j? Y0y  
struct result_2 M(K7xx+G  
  { ]bh%pn  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; i]? Eq?k  
} ; gveJ1P  
7:pc%Ksq  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? XWS]4MB+vm  
这个差事就留给了holder自己。 s9CmR]C  
    CZ u=/8?  
nCWoco.xy  
template < int Order > MJ?t{=  
class holder; vbeE}7 *2  
template <> ~ E6e~  
class holder < 1 > y.D+M$f  
  { gs3(B/";c  
public : =KOi#;1  
template < typename T > v/rBjUc+X  
  struct result_1 dt "/4wCO  
  { lqmQQ*Z  
  typedef T & result; 2{~`q  
} ; >\<eR]12  
template < typename T1, typename T2 > Gkem_Z  
  struct result_2 T%6JVFD  
  { "X2'k@s`  
  typedef T1 & result; ]goJ- &  
} ; a<\n$E#q  
template < typename T > D|)_c1g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |rk.t g9  
  { 06%-tAq:  
  return (T & )r; }RadbJ{q=  
} RVwS<g)~1  
template < typename T1, typename T2 > K=0xR*ll5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4sQm"XgE  
  { '=Zm[P,  
  return (T1 & )r1; ?<3 d Fb  
} 9AhA"+?  
} ; c:.5@eq^  
"kFH*I+v  
template <> r1-MO`6  
class holder < 2 > 6}I X{nQI  
  { EniV-Uj\D  
public : d;l%XZe  
template < typename T > r/AOgS  
  struct result_1 \&kj#)JYA  
  { M KW~rrR  
  typedef T & result; WFahb3kx  
} ; yXDjM2oR/2  
template < typename T1, typename T2 > uCB9;+ Hjw  
  struct result_2 zNt//,={  
  { lAi5sN)|$  
  typedef T2 & result; P8X9bW~GQ  
} ; qsoq1u,?  
template < typename T > \ .#Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N7lg6$s Aj  
  { Rh~b,"  
  return (T & )r; 6Y ]P7j  
} ,.ivdg( /  
template < typename T1, typename T2 > oOND]>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "y"oV[`  
  { &Hp*A^M  
  return (T2 & )r2; (c)/&~aE  
} tkHmH/'7  
} ; )e3w-es~4  
DmuQE~DV  
p P@q `  
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> >。 !q,'k2= b,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: JRz) A4P  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $%bd`d*S  
PjBAf'  
return l(i, j) = r(i, j); , v} )  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) q&>fKSnKs  
1O0. CC,p  
  return ( int & )i; G) KI{D  
  return ( int & )j; hmkb!)  
最后执行i = j; ZKEoU!  
可见,参数被正确的选择了。 2! ,ndLA  
#2%V  
P!f0&W  
P-2DBNB7  
EoPvF`T  
八. 中期总结 ^$'z#ZN1  
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: z4BU}`;b3t  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6 ~0kb_td  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 TPBQfp%HU  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor J i@q7qkC  
?:`sE"  
ps2j]g  
akr2Os  
G?Gf,{#K  
+8Q @R)3  
九. 简化 CtN\-E-  
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。 &PV%=/ -J  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  N#9N ^#1  
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: a+lNXlh=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %$zak@3%'  
  +-*/&|^等 "Y:>^F;  
2. 返回引用。 &Wa3/mWK  
  =,各种复合赋值等 ; k.@=  
3. 返回固定类型。 ui)mYR[8X  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Ix_w.f=8  
4. 原样返回。 k%~;mu"4}  
  operator, jSvq1$U  
5. 返回解引用的类型。 f:\)! &W  
  operator*(单目) [n/c7Pe  
6. 返回地址。 / S' +  
  operator&(单目) S'|PA7a}h  
7. 下表访问返回类型。 o N A ]G]  
  operator[] g`'!Vgd?M[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Brs6RkRf  
  operator<<和operator>> jq]5Y^e  
5SUO`4L  
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。 '6NrL;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: RICm$,  
R[\1Kk(Zo  
template < typename Left > ylczM^@  
struct value_return Q]=/e7  
  { g#74c'+  
template < typename T > REU&8J@k&?  
  struct result_1 >F7HKwg}Z  
  { H%l-@::+$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; d:>^]5cE&  
} ; U 5j4iz'  
FY Flh^}  
template < typename T1, typename T2 > >%`SXB& 9  
  struct result_2 N}nE9z5  
  { O&/n BHu\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4"eFR'g  
} ; ,(h -  
} ; IfB .2e`  
Z}0{FwW"4  
M .6BFC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait qZ>_{b0f  
-!7Z  
下面我们来剥离functor中的operator() 8 0nu^ _  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +`"Tn`O  
0#'MR.,  
return l(t) op r(t) HP*{1Q@5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *A48shfO  
return op l(t) o<lmU8xB=  
return op l(t1, t2) +UOVD:G  
return l(t) op 4Dzg r,V  
return l(t1, t2) op "[]oWPOj  
return l(t)[r(t)] {ly<%Q7j  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] M __S)  
FsOJmWZ  
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: w3 vZ}1|  
单目: return f(l(t), r(t)); 1l)j(,Zd*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7&P70DO  
双目: return f(l(t)); yy/'B:g  
return f(l(t1, t2)); Jjj;v2uSK  
下面就是f的实现,以operator/为例 Ppl :_Of  
(5Q<xJ  
struct meta_divide Yg5o!A  
  { .?APDr"QQH  
template < typename T1, typename T2 > \6 JY#%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <tZtt9j_  
  { 5#|&&$)  
  return t1 / t2; ~kV>nx2  
} ;TDvk ]:  
} ; Jo[ &y,  
=pmG.>Si  
这个工作可以让宏来做: 4s%zvRu  
vCt][WX(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ : i.5 < f  
template < typename T1, typename T2 > \ <f}:YDY'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; dEMv9"`*!  
以后可以直接用 `x?_yogPM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) eV(.\Lj  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 =os!^{p7>  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) JDa_;bqL  
POl-S<QV  
E[ -yfP~[  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 C%<Dq0j  
aLLI\3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uIO?4\s&G  
class unary_op : public Rettype P}Mu|AEG  
  { tkptm%I _  
    Left l; :8bq0iqsV  
public : 7Cz=;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} cCZ$TH  
|*ZM{$  
template < typename T > `%Kj+^|DS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N@Ap|`Ei  
      { T:%0i8p  
      return FuncType::execute(l(t)); D` cy.},L  
    } {%('|(57  
8f~*T  
    template < typename T1, typename T2 > # ^,8JRA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /8:e| ]  
      { +6+1N)L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Kn1u1@&Xd  
    } ZBU<L+#  
} ; krlebPs[  
elKp?YN  
OUN~7]OD%  
同样还可以申明一个binary_op c"CR_  
i,RbIZnJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JY:Fu  
class binary_op : public Rettype sT iFh"8d>  
  { vP'!&}  
    Left l; NODg_J~T  
Right r; 4\V/A+<W  
public : Oi C|~8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N1y,~Z  
I WT|dA >  
template < typename T > .3XSF$;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pox;NdX7  
      { ia.+<, $`S  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); nWf8r8  
    } 9"D t3>Z  
7r(c@4yPI  
    template < typename T1, typename T2 > 6 AY~>p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const })mD{c/  
      { WT,dTn;W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [<^'}-SJ  
    } Y nTx)uW  
} ; cZ`%Gt6g  
ZX+0{E8a  
0#Q]>V@rO4  
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 $LU|wW  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Mz) r'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) WqCER^~'>  
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。 S n~P1C  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9zBt a  
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。。。 g[ @Q iy  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 D 7thLqA  
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) $_a/!)bP  
下面是修改过的unary_op 8ce'G" b  
\:JY[s/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "K|':3n|  
class unary_op Bbb":c6w0  
  { :$X dR:f}}  
Left l; Kp;<z<  
  ND e FY  
public : nhm#_3!6A  
fpzEh}:H\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (YPG4:[  
4eaH.&&  
template < typename T > 3s*mq@~1X  
  struct result_1 KeyHxU=?  
  { La7}zXx  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; BT -Y9j  
} ; t B}W )Eb  
Ms%C:KG  
template < typename T1, typename T2 > CX {M@x3m  
  struct result_2 t08[3Q&  
  { aiw4J  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @@!]Raj=  
} ; {pRa%DF  
c~\^C_  
template < typename T1, typename T2 > [>Zg6q|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $['`H)z  
  { %N7G>_+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ady SwB  
} &MrG ,/  
PUd/|Rc/}  
template < typename T > u VUrg;>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5!6iAS+I  
  { xTZJ5iZ17  
  return OpClass::execute(lt(t)); i MS4<`  
} 7{rRQ~s&g9  
sv\=/F@n  
} ; ,>pv>)u{  
Y\(?&7Aax  
I|/|\  
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 jfa<32`0E  
好啦,现在才真正完美了。 94rx4"AN8;  
现在在picker里面就可以这么添加了: N45@)s!F9j  
uE#i3( J  
template < typename Right > Bq,Pk5b  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const pqbKPpG  
  { D/2;b;-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); qV$0 ";d  
} 7B)@ aUj$  
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。 d5W =?  
$M4C4_oPy  
fL&e^Q  
&b19s=Z,  
XlwyD  
十. bind 4`"Q!T_'  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 0+rBGk  
先来分析一下一段例子 l2LO,j}  
7'{Y7]+z+  
H Mfhe[A?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^g+M=jq _  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ef:Zi_o   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 o|VM{5  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 3-![% u  
我们来写个简单的。 *+ O  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: o-AAx#@  
对于函数对象类的版本:  A1jA$  
V#DNcF~v]f  
template < typename Func > R <u\ -  
struct functor_trait OZl0I#@A  
  { H)+wkR!~  
typedef typename Func::result_type result_type; lIatM@gU  
} ; M[=sQnnSFW  
对于无参数函数的版本: c/G^}d%  
QnH~' k  
template < typename Ret > SYv5{bff =  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7(zY:9|(  
  { xC$CRzAe5p  
typedef Ret result_type; kx[h41|n  
} ; cvnRd.&  
对于单参数函数的版本: k/%n7 ;1  
OFw93UJ Y  
template < typename Ret, typename V1 > s|Zv>Qt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > uo^tND4a;j  
  { !ma'*X  
typedef Ret result_type; ]~m2#g%  
} ; Ktf lbI!  
对于双参数函数的版本: Ni61o?]Nj  
mk?F+gh  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #xxs^Kbqa#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > gG46hO-M%x  
  { y/Q,[Uzk\  
typedef Ret result_type; +q~dS.  
} ; H:L<gv(rG  
等等。。。 =q*j". <  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^:m7Qd?Z[  
\;Q:a /ur9  
template < typename Func > #mcGT\tQ  
struct func_return q6N6QI8/  
  { 'Y-Y By :  
template < typename T > 2NqO,B|R  
  struct result_1 ;rh@q4#  
  { Y[alOJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~@ hiLW  
} ; }tH6E  
_WHGd&u  
template < typename T1, typename T2 > g h&,U`  
  struct result_2 :+}Eo9  
  { Jg%jmI;Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d} ]jw4  
} ; Qw/H7fvh&  
} ; Q2!vO4!<N  
>[gNQJ6  
gLPgh%B4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 s4{>7`N2  
Ba]^0Y u  
template < typename Func, typename aPicker > [5Pin>]z  
class binder_1 2t"&>1  
  { ."JtR  
Func fn; %$SO9PY  
aPicker pk; 6"Rw&3D?  
public : +d,Z_ 6F  
0N>R!  
template < typename T > l)( 3]  
  struct result_1 A<s9c=d6  
  { qCgoB 0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; SpX6PwM  
} ; kG$U  
vTUhIFa{  
template < typename T1, typename T2 > H~r":A'"*  
  struct result_2 Lkl ^ `  
  { $23dcC*hI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $|bdeQPr\  
} ; &>%9JXU  
R3%&\<a)9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _V-pr#lP1  
DS1_hbk  
template < typename T > )wueR5P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =F"vL  
  { z;ko )  
  return fn(pk(t));  a EmLf  
} ,fW%Qv  
template < typename T1, typename T2 > C{8(ew  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z1 P=P%F  
  { rRzc"W}K+  
  return fn(pk(t1, t2)); Ov PTgiI!N  
} "s5[w+,R  
} ; -7:_Dy  
(S1Co&SX  
C(kIj  
一目了然不是么? 9&} i[x4  
最后实现bind DDwm;,eZ  
tKKQli4Mn4  
rGb<7b%  
template < typename Func, typename aPicker > d/Y#oVI  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) w_]`)$9  
  { p? L*vcU  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); k]9v${Ke  
} .-HwT3  
- HiRXB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8Xjp5  
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。 2\J-7o=P  
$|%BaEyk  
十一. phoenix @J UCXm  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #cy;((zuB  
NANgV~Y&  
for_each(v.begin(), v.end(), k~=_]sLn  
( sw$$I~21  
do_ Ty;P`Uv]r  
[ q aZQ1<e  
  cout << _1 <<   " , " 8*Ke;X~N  
] EwKFT FL  
.while_( -- _1), '| rhm  
cout << var( " \n " ) R7ze~[oF  
) e'0BP,\f_}  
); |Pj]sh[^Y  
AD^Q`7K?uR  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: !$L~/<&0g  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor FH7h?!|t  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ee\QK,QV  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #$0*Gd-N  
!}PZCbDhL  
B Ms?+  
template < typename Cond, typename Actor > w9]HJ3qi  
class do_while j;SK{Oq  
  { ,A9_xdv5  
Cond cd; ' >R?8Y  
Actor act; x,:DL)$1  
public : $~5ax8u&!#  
template < typename T > Dlqvz|X/  
  struct result_1 "cDMFu  
  { 5e}adHjM  
  typedef int result_type; q)PLc{NO  
} ; hYB3tT  
&.1qixXIr  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} vMYL( ]e  
?8]g&V  
template < typename T > Q"F" 13  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8]j*z n?,  
  { 3}kG ]#  
  do 5u=>~yK+  
    { ^bk:g}o  
  act(t); (bp4ly^  
  } |e{ ^Yf4  
  while (cd(t)); 7 tQ?av  
  return   0 ; 8@A}.:  
} wU(!fw\  
} ; b>]k=zd  
^ DCBL&I  
x|`BF%e/v  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). t 0.71(  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 _Nacqa  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Lq2ZgKd!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 -]<<}@NF  
下面就是产生这个functor的类: Nbb2wr9A  
8@,8j!$8G  
s((c@)M  
template < typename Actor > GUn$IPOM  
class do_while_actor B]u!BBjC  
  { ,{2= nb[  
Actor act; -an~&C5\  
public :  !U=o<)I  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |'qvq/#^  
/(8"9Sfm  
template < typename Cond > :Lu 9w0>f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #5%ipWPHb  
} ; +$$5Cv5#<&  
&lnM 1W  
$O_{cSKg7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ftxy]N LF  
最后,是那个do_ 9";qR,  
21[=xboU  
7sq15oL  
class do_while_invoker z-N N( G+  
  { >!MRk[@ V-  
public : xSrjN  
template < typename Actor > 9m%2&fjK^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const >u+%H vzc  
  { :!yPR  
  return do_while_actor < Actor > (act); yT|44 D2j  
} bT15jNa  
} do_; u0F{.fe  
MO%+rf0~w  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9#E)H?`g  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |[!7^tU*  
最后来说说怎么处理break和continue MU:q`DRr  
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。 J,:Wv`N:9~  
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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