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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda KP;(Q+qTx  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0x2!<z  
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, G%p~m%zIK  
&>WWzikB*  
"e3["'  
pV p:@0h  
  class filler 5`/@N{e  
  { .@ C{3$,VG  
public : Rn%N&1 Ef  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} HY;o ^drd  
} ; cNpe_LvW  
}S-DB#6  
wbyE;W  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ij5g^{_T;8  
;#GoGb4AM  
+eX)48  
S&C1TC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); EUYCcL'G  
_:n b&B  
Gm`}(;(A  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 FUK3)lT  
l7(!`NPbC  
gJt`?8t  
6~:Sgt nU  
二. 战前分析 jdeV|H} u  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 }G46g#_6d>  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 stl 1Q O(h  
rI$`9d  
TZir>5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %wV>0gQTf  
  /* --------------------------------------------- */ }H4=HDO  
vector < int *> vp( 10 ); G}@#u9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); j Ib  
/* --------------------------------------------- */ 8qi+IGRg  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \b'x t  
/* --------------------------------------------- */ NBh%:tu7M  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); u.pxz8  
  /* --------------------------------------------- */ xynw8;Y ,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0XwHP{XaO  
/* --------------------------------------------- */ jt~Qu-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5(2|tJw-H;  
lor8@Qz  
3LR p2(A  
~d{.ng 4K  
看了之后,我们可以思考一些问题: m^%|ZTrwN7  
1._1, _2是什么? 9_ICNG%  
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。 M/PFPJ >`  
2._1 = 1是在做什么? $DFv30 f  
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。 QlFZO4 P3|  
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。 R`Aj|C z  
? Q@kg  
~cAZB9Fa  
三. 动工 XB hb`AG  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: q"KnLA(  
>4m'tZ8  
-37a.  
WE}kTq  
template < typename T > ;P&y,:<m:  
class assignment $ZPX]2D4B#  
  { ;wiao(t>4N  
T value; ~pk(L[G  
public : }y%`)lz~;  
assignment( const T & v) : value(v) {} (%CZ*L[9Z  
template < typename T2 > Ph&urxH@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } F1;lQA*7K.  
} ; 3T\l]? z  
fjo{av~]y  
%x; x_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |9xI_(+{kP  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment z_;3H,z`  
"; [ iZ  
v4Zb? Yb  
}g +;y  
  class holder :qhpL-ER  
  { @ufo$?D  
public : [@ <sFP;g  
template < typename T > >$677  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const DVZdClAL  
  { >!e<}84b  
  return assignment < T > (t); c97{Pu  
} 148V2H)  
} ; ?[TfpAtQ`  
QZAB=rR  
9A,Z|q/z5  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ;^ wd_  
{n3EGSP#  
  static holder _1; psh^MX)Q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 yZ]:y-1  
4PLk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,:Jus  
而不用手动写一个函数对象。 Uk*IpP`  
i LBvGZ<9  
kB:Uu }(=N  
S 6,4PP  
四. 问题分析 cHA7Kg !  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 a`9L,8Ve  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 }TRAw#h  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8eIUsI.o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +'@+x'/{^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2'jOP" G  
#qU-j/Qf  
五. 问题1:一致性 Th[f9H%  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| DF]9@{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5  *}R$  
&ad I (s~  
struct holder d9*hBm  
  { <>eOC9;VY  
  // KT|RF  
  template < typename T > mpC`Yk  
T &   operator ()( const T & r) const }uHrto3M  
  { iF5'ygR-Z  
  return (T & )r; GY3 Wj  
} ;rI@ *An  
} ; nZ1zJpBmI  
5la>a}+!!h  
这样的话assignment也必须相应改动: +i ?S  
+=Jir1SLV  
template < typename Left, typename Right > ,&PE6h n  
class assignment !1T\cS#1%  
  { MfO:m[s  
Left l; d4:`@*  
Right r; CQ7{1,?2  
public : 4EI7W,y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  %R#L  
template < typename T2 > .xzEAu;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :Eh\NOc_O  
} ; DBLk!~IF  
*,C(\!b !?  
同时,holder的operator=也需要改动: _$NIp `d  
v$~QCtc  
template < typename T > L$'[5"ma ;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Tm^89I]L  
  { y4Z &@,_{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3uU]kD^  
} mC&=X6Q]  
uJx"W  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 yNW\?Z$@q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 uY_SU-v  
3K&4i'}V  
return l(rhs) = r; 84HUBud76Y  
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。 0`.^MC?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^m#-9-`  
AWjJ{#W>9  
template < typename Tp > ' K@|3R  
class constant_t Vt^3iX{!  
  { VUTacA Y>L  
  const Tp t; ?7:KphFX)  
public : mS>xGtD&K  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0.$hn  
template < typename T > Rtb :nJ8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const v}@xlB=  
  { o)6pA^+  
  return t; h1 WT  
} nKR{ug>I)  
} ; 6-`|:[Q~  
QY/hI `  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 DU%w1+u  
下面就可以修改holder的operator=了 4p;aS$Q  
4v p  
template < typename T > ~/NKw:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const A,su;Q h  
  { i'd2[A.7I  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,h|qi[7  
} f~E*Zz`;  
Vc^HVyAx@n  
同时也要修改assignment的operator() $VAx:Y|  
j R=s#Xz  
template < typename T2 > !$2Z-!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $'W}aER  
现在代码看起来就很一致了。 &aM7T_h8  
ly% F."v  
六. 问题2:链式操作 ob+euCuJ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !8 &=y  
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。 T5urZq*R  
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。 +% /s*EC'w  
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。 0CSv10Tg  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Iff9'TE  
'c\iK=fl  
template < typename T > C]^H&  
struct result_1 80A.<=(=.  
  { <Q|d&vDVfV  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; k6`6Mjbc  
} ; =b;>?dP  
I H$0)g;s  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: b~dIk5>O  
Q1V9PRZX  
template < typename T > sL E#q+W  
struct   ref 2r$#m*  
  { IwGqf.!.>  
typedef T & reference; rt JtK6t  
} ; H>r!i 4l  
template < typename T > 3_JCU05H}  
struct   ref < T &> 9rh}1eo7  
  { hdTzCfeZ5@  
typedef T & reference; >-&R47G  
} ; E .1J2Ne  
rD>*j~_+P  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !w BJ,&E  
F~ Lx|)0M  
template < typename T > (EPsTox  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const fs/*V~@  
  { j }b\Z9)!  
  return l(t) = r(t); QMv@:Eo  
} lRh9j l  
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。 d1[ZHio2c?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +r3IN){jz  
8[6o (  
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 y qtKy  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: o1nURJ!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (8_\^jJ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \EseGgd21  
最后的布局是: r1RGTEkD  
                Add +{sqcr1G  
              /   \ s/089jlc  
            Divide   5 )O:0 ]=#))  
            /   \ h gJ[LU|>  
          _1     3 |>@W ]CX[  
似乎一切都解决了?不。 @{Gncy|  
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。 E 7-@&=]v  
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。 \"hJCP?,  
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: A!^q J#  
&^ 4++  
template < typename Right > qZ@s#UiB  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const w3jO6*_ M  
Right & rt) const yCCrK@{oo  
  { r(gXoq_w  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !?Wp+e6  
} 4&l10fR5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !A48TgAeE  
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。 iiK]l   
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。 s&'QN=A  
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。 \W1/p`  
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。 m,fAeln  
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? -*.-9B~u  
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: :6$>_m=i  
6;b~Ht  
template < class Action > V59(Z  
class picker : public Action kQ]$%Lk[  
  { tBpC: SG  
public : -_$$Te  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Uix6GT;  
  // all the operator overloaded Z0l+1iMx  
} ; ID/ F  
HV<Lf 6gE  
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。 1'? 4m0W1  
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: nT2)E&U6%  
Agrk|wPK  
template < typename Right > \6\<~UX^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Bj7gQ%>H4  
  { irjP>3_e  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m#=z7.XrX  
} $ `7^+8vHV  
7 [0L9\xm  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > sJNFFOz  
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。 $ MC)}l  
5atYOep  
template < typename T >   struct picker_maker 8_N]e'WUh  
  { ;| 1$Q!4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <tioJG{OT  
} ;  O#I1V K  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Sfdu`MQR  
  { *g^x*|f6  
typedef picker < T > result; B5$kHM%p  
} ; n?V+dC=F}  
D_Bb?o5  
下面总的结构就有了: g:EVhuK  
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。 1@$Ko5  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 fDSv?crv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0]4(:(B  
至此链式操作完美实现。 Z@r.pRr'  
vx4+QQY P  
q:g2Zc'Y~W  
七. 问题3 f7}*X|_Y  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 A`R{m0A  
jmeRrnC}  
template < typename T1, typename T2 > &iV{:)L  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dUsx vho  
  { --DoB=5%8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2PG [7u^  
} "Iix )Ue  
g&{9VK6.  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: P~ &$l2  
rXHv`k y  
template < typename T1, typename T2 > 4ni3kmvX  
struct result_2 TjG4`:*y#m  
  { P67o{EdK  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; b6*!ACY  
} ; $cZUM}@  
&y#r;L<9  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? :Lz\yARpk  
这个差事就留给了holder自己。 D|.ic!w'  
    gmm.{%1_I;  
Z:_D0jG  
template < int Order > ()H:UvM=t  
class holder; y\x+  
template <> <'g:T(t  
class holder < 1 > znHnVYll(  
  { iya"ky~H  
public : +[tP_%/r'^  
template < typename T > l(Q?rwI8Y  
  struct result_1 wKsT7c'  
  { =J~ x  
  typedef T & result; {,L+1h  
} ; YtWJX kB  
template < typename T1, typename T2 > p*P)KP  
  struct result_2 r4#o+qE  
  { 'f?$"U JF  
  typedef T1 & result; .AU)*7Gh  
} ; RG4sQ0  
template < typename T > l(#)WWr+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jt.3P  
  { |u;v27  
  return (T & )r; =*LS%WI  
} mtj h`  
template < typename T1, typename T2 > WH \)) y-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Alxx[l\<J  
  { A\.GV1  
  return (T1 & )r1; d09k5$=gJ  
} E)fglYWs2  
} ; k{Aj^O3gD  
UMcgdJB  
template <> z.I9wQ]X[  
class holder < 2 > mOlI#5H  
  { ze]h..,]K  
public : yiA<,!;4P  
template < typename T > _:"<[ >9  
  struct result_1 ,xxR\}  
  { :EA\)@^$R  
  typedef T & result; TU 1I} ,  
} ; lgtC|k M=  
template < typename T1, typename T2 > ~((w?Yy"v  
  struct result_2 J":,Vd!*-  
  { ,kn"> k9  
  typedef T2 & result; \R;`zuv   
} ; .uk>QM s1  
template < typename T > KkE9KwZ]W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const PxS8 n?y  
  { !dC<4qZ\C  
  return (T & )r; x3"#POp  
} |1>*;\o-  
template < typename T1, typename T2 > JC3m.)/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >L 0_dvr  
  { ]V#M%0:Q82  
  return (T2 & )r2; A`}rqhU.{-  
} 4BKI-;v$  
} ; \<)9?M :  
4zo5}L `Y  
Q(oN/y3,  
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> >。 ;{" +g)u  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 81i655!Z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Sh8"F@P8  
" _ka<R..  
return l(i, j) = r(i, j); }-6)gWe  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) vt9)pMs  
+qwjbA+  
  return ( int & )i; L-k@-)98  
  return ( int & )j; <fFTY130:  
最后执行i = j; dp*u9z~NA  
可见,参数被正确的选择了。 F;<xnC{[  
H?X|(r|+  
*=*AAF  
9c6gkt9eB  
D'Y-6W3  
八. 中期总结 m-*hygkcDu  
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: UaB @  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 M!XsJ<jN/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 z=3\Ab  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor -#HA"7XOE  
hs$GN]  
0PrLuejz  
M%kO7>h8  
Oz%>/zw[h  
X'qU*Eo  
九. 简化 jm Fz51  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 lH6OcD:kj  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +P`*kj-P\  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Kiu_JzD  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1jF`5k  
  +-*/&|^等 PU1Qsb5  
2. 返回引用。 cj'}4(  
  =,各种复合赋值等 ]n~ilS.rkl  
3. 返回固定类型。 ~"kb7Fxp  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Ot6aRk  
4. 原样返回。 pv Gf\pu  
  operator,  N#a$t&  
5. 返回解引用的类型。 D5*q7A6  
  operator*(单目) LBa[:j2  
6. 返回地址。 ZGKu>yM  
  operator&(单目) uW} s)j.  
7. 下表访问返回类型。 !*%WuyCgr4  
  operator[] ZP\-T*)l$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 mh{1*T$fP  
  operator<<和operator>> -K3^BZ HI  
^>hWy D  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 v63"^%LX  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?I~()]k5  
<yNM%P<Oy  
template < typename Left > V1 3N}]  
struct value_return 70Wggty  
  { ?1K#dC52#  
template < typename T > vbC\?\_  
  struct result_1 #nPQ!NB/  
  { K#=*9S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; EH! q=&d  
} ; < F.hZGss7  
3GhRWB-U  
template < typename T1, typename T2 > \}"$ ?d'f  
  struct result_2 <BMXCk  
  { )6D,d5<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :i. {  
} ; "C{}Z  
} ; HTS%^<u  
E4~<V=2l  
l^pA2yh|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait li}1S  
rFj-kojg  
下面我们来剥离functor中的operator() <#u=[_H  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %~2YE  
< v@9#c  
return l(t) op r(t) q$B>|y U  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) uYs5f.! `  
return op l(t) 8L:ji,"  
return op l(t1, t2) -v]Sr33L  
return l(t) op noml8o  
return l(t1, t2) op HiR[(5vnf  
return l(t)[r(t)] {^7Hgg  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5BlR1*  
?7.7`1m !v  
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: eQp4|rf  
单目: return f(l(t), r(t)); KmA;HiH%J  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $+Z)  
双目: return f(l(t)); "2)H'<  
return f(l(t1, t2)); ]dGw2y  
下面就是f的实现,以operator/为例 .ZVUd84B  
\%f q  
struct meta_divide uF9C -H@:  
  { 8T!+ZQAz  
template < typename T1, typename T2 > j/f?"VEr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [d1mL JAR  
  { &h^9}>rVjV  
  return t1 / t2; 4'a=pnE$  
} p8h9Ng* &`  
} ; 2ZG5<"DQ"  
[f1 (`<  
这个工作可以让宏来做: oPXkYW  
o:3dfO%nuM  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ iB%gPoDCL@  
template < typename T1, typename T2 > \ w~"KA6^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Kgi<UkFP  
以后可以直接用 ->y J5smtY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }NzpiY9  
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 ,^w?6?,&l}  
(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。。。) iw8yb;|z;A  
UBaAx21x  
0 yuW*z  
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 MHX?@. v  
$_o-~F2i5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =}DR) 9  
class unary_op : public Rettype Rn9m]x  
  { (`c [#0=n  
    Left l; -bT)]gA2  
public : %yW3VL  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} X[PZg{   
2[ RoxKm  
template < typename T > %.^_Ps0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d4>Z8FF|1B  
      { Ay5i+)MD  
      return FuncType::execute(l(t)); :y%/u%L  
    } *n 6s.$p)%  
&eCa0s?mI  
    template < typename T1, typename T2 > |:xYE{*)H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $JJrSwR<h  
      { $Q96,rb}k;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); HkUWehVm  
    } c#Sa]n  
} ; q_g+Jf P-D  
)4gJd? 8R  
6@{(;~r  
同样还可以申明一个binary_op VEqS;~[  
}L+L"l&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A+"ia1p,}  
class binary_op : public Rettype bm?sbE  
  { g*e   
    Left l; 7hlO#PYZ  
Right r; Jq&uF*!  
public : i|w81p^o  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9F)z4  
u09:Z{tL;@  
template < typename T > >L;eO'D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *W0y: 3dB3  
      { kI 4MiK  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Bm.:^:&k  
    } <acUKfpY  
xLNtIzx  
    template < typename T1, typename T2 > dZ  rAn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aqRhh=iS  
      { ypKUkH/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); hb zC#@ q  
    } a(kg/s  
} ; @SJL\{_  
tiB_a}5IB  
6r"eN%m  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 wkA+j9.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 rz wF~-m +  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  -xSA  
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。 n>+mL"hs  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7 %Oa;]|  
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。。。 <>s`\ %  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >}`:Ac  
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) q3.j"WaP  
下面是修改过的unary_op ` k[-M2[  
P&9Gga^I  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > v 1z  
class unary_op \K@'Z  
  { Cjqklb/  
Left l; iop2L51eJ  
  kzn5M&f>  
public : Vr6@> @SC  
S1p;nK  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} cC=[Saatsf  
3 Nreqq  
template < typename T > 42e|LUZg  
  struct result_1 S M0~fAtE  
  { W-x?:X<}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Gn|F`F  
} ; M m[4yP%  
8oUpQcim  
template < typename T1, typename T2 > .y_/Uwu  
  struct result_2 R:e<W/P"  
  { hd>aZ"nm1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _/uFsYC  
} ; PD&\LbuG  
u<3HQ.:;  
template < typename T1, typename T2 > OMWbZ>jB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U1DXe h~V  
  { lD^]\;?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ROg(U8 N  
} 0fb`08,^  
u.d).da  
template < typename T > pP*zq"o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C\/xl#e<@  
  { co~Pyj  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^B(V4-|  
} ? WF/|/  
LJk@Vy <?  
} ; S4^vpY DeN  
mL{B!Q  
<(-= 'QA  
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 $FlW1E j  
好啦,现在才真正完美了。 'oF%,4 !Y  
现在在picker里面就可以这么添加了: As3.Q(#Z  
LQ(yScA@  
template < typename Right > [s"O mAy4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const jNLw=  
  { Av xfI"sp  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3HLNCt09  
} (g[h 8 c  
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。 _A+s)]}  
B^j  
:"=ez<t  
w.H%R-Be  
OUeyklw  
十. bind RIb4!!',c  
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。 )-0kb~;|  
先来分析一下一段例子 $nb[G$  
/4a._@1h[y  
(8Bk;bd  
int foo( int x, int y) { return x - y;} x^kp^ /f  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &xa(BX%,c  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .q%WuQw  
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。 ue4Vcf  
我们来写个简单的。 0J?~N`#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: Y' %^NP}o  
对于函数对象类的版本:  Fy`(BF\  
iz8Bf;  
template < typename Func > ~i~7 n a|  
struct functor_trait :uWw8`  
  { v}1QH  
typedef typename Func::result_type result_type; ] 8Q4BW  
} ; k 8UO9r[  
对于无参数函数的版本: 1u: gFUb  
|+iws8xK?  
template < typename Ret > txiP!+3OWB  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .q9 $\wM/  
  { k\WR  ]  
typedef Ret result_type; G '6@+$ppS  
} ; 0BIy>wy:  
对于单参数函数的版本: RLb KD>  
k Mu8"Az  
template < typename Ret, typename V1 > *^f<W6xc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > lTd #bN  
  { x 7~r,x(xM  
typedef Ret result_type; p1&b!*o-&  
} ; 7g%E`3)"  
对于双参数函数的版本: Z?%zgqTXb  
&K.?p2$X  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (vb SM}P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }o L'8-y  
  {  ~ ip,Nl  
typedef Ret result_type; S-k8jm  
} ; K{[%7AM  
等等。。。 '7+4`E  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy cIav&Zko  
$u9K+>.  
template < typename Func > ,wIONDnLZ  
struct func_return )xbHCoU,  
  { MrDc$p W G  
template < typename T > %kdE un  
  struct result_1 $Hj.{;eC/k  
  { }HY-uQ%@g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w+yC)Rmz  
} ; Cq'KoN%nQ  
_>| =L W@7  
template < typename T1, typename T2 > R~)\3] "2m  
  struct result_2 @7?#Y|`  
  { DpUbzr41+k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {vuZ{I Ja  
} ; ;j^H)."A\  
} ; cUvz2TK  
`-3O w[  
~y/ nlb!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .7l&1C)i  
*g6n  
template < typename Func, typename aPicker > qWODs  
class binder_1 Z@3i$8  
  { .w0s%T,8}^  
Func fn; cUY`97bn  
aPicker pk; rNB_W.  
public : B oC5E#;G  
W3 'q\+  
template < typename T > P/Q!<I  
  struct result_1 K#pNe c  
  { \=6l9Lrj>h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &ge "x{,?  
} ; Zg'Q>.:  
XDFx.)t  
template < typename T1, typename T2 > ~zJ?H<>  
  struct result_2 Ib+Y~ XYR  
  { FQqI<6;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4<k9?)~(J  
} ; /+@p7FqlE  
wS%Q<uK  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} eA#;AQm  
T3k#VNH  
template < typename T > 9Hf9VC3   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v"#mzd.tW  
  { X22[tqg;&  
  return fn(pk(t)); k +H3Bq  
} =y0C1LD+  
template < typename T1, typename T2 > B2C$N0R#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {\c(ls{  
  { J2 'Nd'  
  return fn(pk(t1, t2)); WJ4li@T7V  
} /f|X(docI  
} ; [3{W^WSOz  
\lZf<f  
bdQ_?S(  
一目了然不是么? Fsif6k=4  
最后实现bind m<j8cJ(  
tE]= cTSV  
cp#JBH O  
template < typename Func, typename aPicker > A?-oL='  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) yIDD@j=l  
  { J6L  K  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  DX"xy  
} p2DrEId  
w*oQ["SL  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9983aFam  
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。 ?e,pN,4  
>h k=VyU;  
十一. phoenix )u/yF*:n  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: QA5Qwe L  
`kZ@Zmj#  
for_each(v.begin(), v.end(), 3td)'}  
( ]dI2y=[!C  
do_ w8Sp <6*  
[ = c>Qx"Sw  
  cout << _1 <<   " , " ni<A3OB  
] E}40oID  
.while_( -- _1), /4` 0?/V  
cout << var( " \n " ) YwZ Z{+n  
) Qzlo'e1  
); Axe8n1*y  
SRrw0&ts  
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: S5G6Rj@W  
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 ^xij{W`|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 nij!1z|M  
那么我们就照着这个思路来实现吧: D"J!\_o  
#ZYVc|sT+  
5ZMR,SZhC  
template < typename Cond, typename Actor > G|( ]bvJ?  
class do_while j}~86JO+Cw  
  { $+>M{fg?  
Cond cd; WC.t_"@  
Actor act; kX>f^U{j  
public : LAd\Tvms  
template < typename T > ,0hA'cp  
  struct result_1 0IfKJ*]M  
  { XI22+@d6  
  typedef int result_type; ]K/DY Do-  
} ; '+$EhFwD  
}lfnnK#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} dVsE^jsL  
$D}{]MN.  
template < typename T > Mi/&f   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WnGGo ' Z  
  { 2UFv9  
  do )e a:Q?  
    { (Nx;0"5IX  
  act(t); h\PHK C2  
  } Ee3hG2d`  
  while (cd(t)); op6CA"w  
  return   0 ; 1. rj'  
} L (khAmm  
} ; %Mk0QKzUo  
/ew Ukc8,  
}w1~K'ck}>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). uwjGDw  
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。 @O[}QB?/fi  
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。 iv>SsW'p_  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 =9"W@n[>W  
下面就是产生这个functor的类: T)Y=zIQ1]7  
j& <i&  
6Qx#%,U^ J  
template < typename Actor > 8'f4 Od ?  
class do_while_actor IiZ&Pr  
  { -mRA#  
Actor act; FKT1fv[H  
public : ui@2s;1t  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N9vP7  
.]sf0S!  
template < typename Cond > rwG CUo6Z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; vh*U]3@  
} ; 4qYUoCR&  
U )l,'y2  
e{v=MxO=S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Fm # w2o  
最后,是那个do_ JM\m)RH0  
r%.do;5  
])Qs{hs~s  
class do_while_invoker |"9 #bU  
  { i}o[- S4  
public : ]@0NO;bK>F  
template < typename Actor > =<NljOR4`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *H.oP  
  { 3l3'bw2  
  return do_while_actor < Actor > (act); YJl("MZ  
} 61j I  
} do_; ")!,ZD  
#*g5u{k'P  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `zE}1M%y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %LZ({\5K#f  
最后来说说怎么处理break和continue a'jR#MQl?  
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。 ?zsB6B?;  
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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