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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda xGbr>OqkTX  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 PoMkFG6  
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, U$a Eby.  
SsA;T5:6  
_3$@s{k-TI  
gr %8 O-n  
  class filler I( BG%CO9  
  { yu"Ii-9z  
public : 2}j2Bhc  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} `mPmEV<  
} ; ^_4TDC~h  
'^'4C'J  
C("PCD   
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: uY0V!W  
CG'NC\x5  
R`=3lY;  
&SS"A*xg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Lm+!/e  
8?] :>  
'$Jt}O  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 eydVWVN  
J5LP#o(V  
$mm =$.  
WujIaJt-  
二. 战前分析 }_XW?^/8  
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。 (^GVy=  
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 Myss$gt}  
khT&[!J{>  
8>x.zO_.c>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &_FNDJ>MCk  
  /* --------------------------------------------- */ /H.QGPr  
vector < int *> vp( 10 ); \3K6NA!L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); U`q[5U"  
/* --------------------------------------------- */ ^B@4 w\t  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); zjgK78!<  
/* --------------------------------------------- */ 2rHw5Wn]~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Wu)ATs}  
  /* --------------------------------------------- */ Sp)KtMV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O;M_?^'W  
/* --------------------------------------------- */ #oMbE<//"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 992;~lBu  
QiWv  
':# ?YQ}2  
20m6-rkI<}  
看了之后,我们可以思考一些问题: P Y +~,T2  
1._1, _2是什么? O<4i)Lx2  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 2>Kq)Ii  
2._1 = 1是在做什么? 1_:1cF{w  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 "_+X#P x  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Ku LZg  
wo2^,Y2z+  
^vm[`M  
三. 动工 cJA0$)JP&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ))c;DJc  
lp[3z& u  
ub6\m=Y7  
6A M,1  
template < typename T > l^xkXj  
class assignment , >Y. !  
  { _yjM_ALjo  
T value; L*tXy>&b.  
public : U[d/ `  
assignment( const T & v) : value(v) {} FcIH<_r  
template < typename T2 > ]6OrL TmP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } gT @YG;  
} ; R+]p -NI^  
%9M; MK  
0w\X  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 DjOFfD\MF  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment B0=:A  
2a.NWJS  
pALB[;9g  
u#p1W|\4  
  class holder M)Rp+uQ  
  { ,2JqX>On>Y  
public : ~m!>e])P?X  
template < typename T > !N$4.slr<p  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =D5@PHpv(  
  { p@i U}SUaE  
  return assignment < T > (t); qNHS 1  
} w GZ(bKyO  
} ; *" <tFQ  
{N5g52MN  
N=D Ynz_~  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: .u7d  
S !c/"~X+  
  static holder _1; d!8q+FI  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]+0-$t7Y  
m?<8 ':  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _if&a'  
而不用手动写一个函数对象。 ?y<n^`  
XeDU ,  
I#eIm3Y?  
R,Zuy( g  
四. 问题分析 `^AbFV 3  
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。 `H$s -PX  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 lk.Q6saI1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 F/j=rs,*|D  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 k6JB%m\E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8e\a_R*(|  
i`&yPw  
五. 问题1:一致性 ]kb%l"&  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Ccz:NpK+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 qjR;c& qR  
x(}tr27o  
struct holder I.x0$ac7  
  { ^%_B'X9  
  // 8YkP57Y%[Z  
  template < typename T > 74gU 4T  
T &   operator ()( const T & r) const EoU}@MjM~  
  { ;ok];4`a  
  return (T & )r; 5B'-&.Aj+  
} 4L!{U@ '  
} ; IUd>jHp`6  
|<y[gj4`T/  
这样的话assignment也必须相应改动: KH pxWq  
fS#/-wugOB  
template < typename Left, typename Right > &tMvs<q,  
class assignment rA=F:N 2  
  { jv2l_  
Left l; m.K"IXD  
Right r; ]?``*{Zqy  
public : u"T5m  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ls*^ 3^O  
template < typename T2 > zN5i}U=|r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } e}[$ =  
} ; 4] ?  
dUO~dV1  
同时,holder的operator=也需要改动: EzNmsbtZ(  
hNx`=D9[7  
template < typename T > g-^CuXic  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }$qy_Esl  
  { "Wi`S;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $Z{ fKr  
} wCmwH=O  
|lJXI:G G  
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。 /2l4'Q=  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 r}hj,Sq'  
\XRViG,|5  
return l(rhs) = r; ?-@h Nrx  
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。 t9m`K9.\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: s ^)W?3t]  
.\U+`>4av  
template < typename Tp > ZLL0 6p   
class constant_t `n^jU92  
  { qk_ s"}sS  
  const Tp t; ~S-x-cZ  
public : ?WAlW,H>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [j93Mp  
template < typename T > 0A 4(RLGg  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const f[|xp?ef  
  { ' J-(v  
  return t; _|A)ueY  
} Z]SCIU @+  
} ; Nm,v E7M  
Hlz4f+#I  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 R1P,0Yf  
下面就可以修改holder的operator=了 tOspDPSXX  
vjXvjv{t  
template < typename T > ; $y.+5 q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const R4IFl z  
  { xY!]eLZ)&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~Zj?%4  
} h+Q ==  
i(c2NPbX  
同时也要修改assignment的operator() Q;aZpi-E"  
2&tGJq-E  
template < typename T2 > u|QfCwQ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6eS#L21*  
现在代码看起来就很一致了。 ,YkQJ$  
@L0wd>  
六. 问题2:链式操作 t#P)KcWOt  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 HvTi^Fb\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。 <M$hj6.tn  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 &0>{mq}p,:  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 e9%6+ 9Y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %djx0sy  
QGshc  
template < typename T > Upv2s:wa}z  
struct result_1 .IKK.G  
  { _&dGo(B  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; BV!Kiw  
} ; `E|IMUB~  
cA/2,i  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: dUe"qH29s  
_puQX@i  
template < typename T > gsU&}R1*h  
struct   ref jM7}LV1Ck  
  { + u)'  
typedef T & reference; (yXVp2k  
} ; f ~Fus  
template < typename T > g:2/!tujL  
struct   ref < T &> mB1)!  
  { "n8_Ag@r  
typedef T & reference; ;l`8w3fDt  
} ; ~Yr.0i.W  
(> 8fcQUBb  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: EI_J7J+  
,U2D &{@  
template < typename T > \/$v@5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const F(XWnfUv  
  { ,U7hzBj8k  
  return l(t) = r(t); *=sU+x&X  
} 1i>)@{P&BN  
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。 ;ib~c,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 KK] >0QAY  
gq0gr?  
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 V!Joh5=a  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +'KM~c?]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 P{qn@:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]3I_H+hU  
最后的布局是: N9*$'  
                Add mWGT (`|~/  
              /   \ 6Edqg   
            Divide   5 QU#/(N(U#T  
            /   \ '8Gw{&&  
          _1     3 snK9']WXo  
似乎一切都解决了?不。 H~$|y9>qI  
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。 #`W8-w  
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。 XG [%oL  
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: /z'j:~`E  
R1 wd Q8q  
template < typename Right > MRC5c:(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const e1IuobT  
Right & rt) const % idnm  
  { @ =,J6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $"UAJ-  
} P;y/`_jo  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 xp &I~YPH  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 9rid98~d  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 tou^p-)GQ|  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 %!=YNm  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 u( o@_6  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? cbteNA!>  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:  o j^U  
/J6CSk  
template < class Action > [cH/Y2[  
class picker : public Action vIG,!^*3  
  { xz%ig^L  
public : }.hBmhnZmI  
picker( const Action & act) : Action(act) {} *PI3L/*  
  // all the operator overloaded ^Uf`w7"iY  
} ; h!Q >h7  
%*/[aq,#  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 'v,W gPe  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: =DCQ!02  
ydFY<Mb(o  
template < typename Right > >:xnjEsi$/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >2|#b  
  { K l4",  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "s*{0'jo  
} kQb0pfYs  
eGE%c1H9a  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > hT_snb;ow  
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。 4R0_%x6vG  
=?2y <B  
template < typename T >   struct picker_maker \Dc\H )  
  { v_ J.M]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; e}?t[aK4#  
} ; P``hw=L  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > y#MLxm  
  { a=J?[qrx  
typedef picker < T > result; 0N}5sF  
} ; s,}<5N]U  
sDF J  
下面总的结构就有了: :vr,@1c  
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。 CJC|%i3  
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。 f&`*x t/  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \?g%>D:O;  
至此链式操作完美实现。 \uYUX~}i"  
}Q%>Fv  
L=p.@VSZ  
七. 问题3 kal8k-$#  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 s=$7lYX  
nqH^%/7)A@  
template < typename T1, typename T2 > _5)#{ o<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M{S7ia"s  
  { dnx}c4P  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); GGBe/X  
} zPmVECS  
d!d 3r W;A  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 4 hj2rK'y  
VgdkCdWRm_  
template < typename T1, typename T2 > ]`NbNr]K  
struct result_2 *Z]| Z4Q/`  
  { NqWHR~&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Z:*U/_G  
} ; aw 7f$Fqk  
,VZ&Gc  
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? kgIWgk%  
这个差事就留给了holder自己。 =.%ZF]Oe+#  
    1t0F J@)*  
D;L :a`Y  
template < int Order > TM}F9!*je  
class holder; 3x'30  
template <> X+3)DE\2  
class holder < 1 > )&9 =)G  
  { sV6A& Aw  
public : w0IB8GdF  
template < typename T > y((_V%F}  
  struct result_1 WY,t> 1c  
  { ^Pf&C0xXv  
  typedef T & result; Fv: %"P^  
} ; h <M7[p=  
template < typename T1, typename T2 > 98]t"ny [  
  struct result_2 )k1,oUx  
  { \XN5))  
  typedef T1 & result; W wE)XE  
} ; WU4i-@Bm8  
template < typename T > KCFwO'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mx[^LaR>v  
  { o`U\Nhq  
  return (T & )r; JA}'d7yEa  
} ? 1{S_  
template < typename T1, typename T2 > g-^m\>B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const oD7H6\_  
  { Dmi;# WY  
  return (T1 & )r1; >SJ$41"E  
} </Id';|v  
} ; n96gDH*  
Fs|;>Up0  
template <> YUb,5Y0  
class holder < 2 > L,Nr,QC-  
  { z|<oxF.  
public : ]Yu+M3Fq  
template < typename T > _HK& KY  
  struct result_1 acZHb[w  
  { l!  y _P  
  typedef T & result; &V3oW1*W  
} ; gdK/:%u3  
template < typename T1, typename T2 > kn"x[{d  
  struct result_2 $ ddYH  
  { I3Lsj}69  
  typedef T2 & result; "k|`xn  
} ; eh>E).  
template < typename T > )r i3ds  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 713M4CtJ  
  { qlJOb}$ I  
  return (T & )r; )R@gnTe  
} F"H!CJJu&  
template < typename T1, typename T2 > DG\YZV4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ])L'Rk#4  
  { -9I%   
  return (T2 & )r2; 5ecz'eA%  
} }tZAU\z  
} ; N)*e^Nfb  
+-\9'Q  
D:E_h  
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> >。 ?v8k& q^q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "V0:Lq  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7 !.8#A':  
"T u[n\8  
return l(i, j) = r(i, j); $0SZlq>En  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ebe@.ZVSi  
--YUiNhh  
  return ( int & )i; mJ>99:W+  
  return ( int & )j; (VAL.v*  
最后执行i = j; j2 ^T:q[  
可见,参数被正确的选择了。 BDRVT Y(s  
Vk_&W.~  
a.IF%hP0xo  
Y^Q|l%Qrb  
?1:/ 6  
八. 中期总结 SQU%N  
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: =k= 2~ j  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /VO@>Hoh  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _0q~s@-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8{fz0H.<?  
FqxOHovE  
&] F|U3  
><MgIV  
 Gy6 qLM  
}!<cph  
九. 简化 Qz(T[H5%W  
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。 qetP93N_*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 25c!-.5D  
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: .0E4c8R\X  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 by]|O  
  +-*/&|^等 <1+6O[>{  
2. 返回引用。 x5z4Yv^ m  
  =,各种复合赋值等 OG+r|.N;  
3. 返回固定类型。 CPNN!%-  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) v6-~fcX0G  
4. 原样返回。 >DUE8hp ;<  
  operator, Hq\E 06S@  
5. 返回解引用的类型。 M|#5gKXd  
  operator*(单目) *-AAQ  
6. 返回地址。 ~1r*/@M[V  
  operator&(单目) [F)/mN  
7. 下表访问返回类型。 .S'fM]_#  
  operator[] ]|t.wr3AU  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 E:4P1,%01+  
  operator<<和operator>> s!/holu  
FgQ_a/*  
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。 fk7Cf"[w  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: NZC='3Uz  
B/D\gjb  
template < typename Left > ,V]A63J  
struct value_return RvSq KW8  
  { sMS9!{A  
template < typename T > &<V_[Wh"  
  struct result_1 hRa(<ZK  
  { #f3;}1(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; KCh  
} ; Ym.l@(  
Rs F3#H  
template < typename T1, typename T2 > G(OT"+O,  
  struct result_2 nN`Z0?  
  { QYTTP6 Gz+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; yEUNkZ5^  
} ; PWk ?8dL-  
} ; y{`(|,[  
@>Ghfh>~D  
&:;;u\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5\w=(c9A  
.p(6' TYnI  
下面我们来剥离functor中的operator() Q_kT}6#(J=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: rbK#a)7  
E/7vIg F  
return l(t) op r(t) : \:~y9X0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Wz-3?EQ  
return op l(t) s"=F^#  
return op l(t1, t2) B221}t  
return l(t) op XiRT|%j  
return l(t1, t2) op C9mzg  
return l(t)[r(t)] ;o)=XEh8P  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]]uzl0LH  
>C:"$x2"#(  
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: Z;fm;X%4  
单目: return f(l(t), r(t)); 0Z A#T:4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); '9 *|N=  
双目: return f(l(t)); =X`]Ct8 Z  
return f(l(t1, t2)); /NW>;J}C  
下面就是f的实现,以operator/为例 Im?= e  
tt7PEEf  
struct meta_divide gVa+.x]  
  { {\svV 0)~  
template < typename T1, typename T2 > -7k|6"EwM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) K$<`4#i  
  { 5%QC ][,  
  return t1 / t2; =XMD+  
} hJ;f1dZ7}  
} ; s!@=rq  
Txt%nzIu  
这个工作可以让宏来做: AB2mt:^  
\ W 'i0+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ CGd[3}"  
template < typename T1, typename T2 > \ t+3   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >[|GC/C  
以后可以直接用 8O8\q ;US  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) d2C[wQF  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 :F^$"~(,  
(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。。。) ~KAp\!,  
Y ]~ HAv '  
]27>a"p59Y  
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 @ ],6SKbG6  
:BL'>V   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I|KY+k> /  
class unary_op : public Rettype qGpP,  
  { 9h:jFhsA9  
    Left l; Lp:Nw4_  
public : nDHHYp  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /nC{)s?S'  
p}YI#f in/  
template < typename T > #Mj$o;SX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,7^d9v3t  
      { r,2Xu  
      return FuncType::execute(l(t)); q_<*esZ,  
    } +36H%&!  
MkG`w,  
    template < typename T1, typename T2 > k9}Q7)@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {{V ;:+62  
      { });cX$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^))PCn_zb  
    } I.^X2  
} ; pqyWv;  
HGO#e  
!,cQ'*<W8-  
同样还可以申明一个binary_op Z/2,al\  
f >mhFy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,f8}q]FTA  
class binary_op : public Rettype /S:w&5e  
  { MU_!&(X_  
    Left l; >Z#uFt0<Pm  
Right r; )-bD2YA{  
public : 5h`m]#YEG  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NuC-qG#  
%f3c7\=C  
template < typename T > *QbM*oH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Pm$F2YrO3  
      { #4vV%S   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); t8+?U^j  
    } q';&SR#"`K  
:3f-9aRC!  
    template < typename T1, typename T2 > S~+O` y^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E2^ KK:4s  
      { WGH%92  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); U7^7/s/.  
    } .:w#&yM [U  
} ; 99<4t$KH  
E% <w5d.lq  
UZzNVIXA%  
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 ]i-P-9PA4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^I]LoG:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) P@qMJ}<j  
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。 7~_{.f  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! v1 LKU  
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。。。 lV P9=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2>F\&  
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) >%-Hj6%  
下面是修改过的unary_op !Tv?%? 2l  
CPVzX%=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /_]ltXD  
class unary_op :W~6F*A  
  { o^HNF+sm  
Left l; Z}|TW~J=  
  ?q\FLb%"7  
public : %dEB/[  
7=}6H3|&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *i@sUM?K  
J!rY 6[ t  
template < typename T > 2zz,(RA  
  struct result_1 j:7* 3@f  
  { 9lKn% |=T  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; dVa!.q_3  
} ; DhZ:#mM{  
e"]"F{Q  
template < typename T1, typename T2 > &=YSM.G  
  struct result_2 Yl $X3wi  
  { m;dm|4L^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %B@ !  
} ; >^dyQyK  
$0_^=D EW  
template < typename T1, typename T2 > v2d<o[[C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?-pi,O~(p  
  { BWWq4mdb{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); hw;0t,1  
} 'iJDWxCD  
KE<kj$  
template < typename T > .Y;b)]@f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yH^f\u0  
  { n|WfaJQZ  
  return OpClass::execute(lt(t)); F9-[%l  
} tv0Ha A  
T=WNBqKo]  
} ; [!EXMpq'  
hR-K@fS%l'  
aR _NyA  
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 qP7G[%=v  
好啦,现在才真正完美了。 nTPB,QE<  
现在在picker里面就可以这么添加了: FKC\VF  
GD!- qH  
template < typename Right > e9&+vsRmA  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 62Mdm3  
  { "f4<B-9<$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;J]25j]]  
} w!\3ICB  
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。 ^=^$tF  
_K'7(d0z  
(?vK_{  
e&0K;yU  
$xT1 1 ^  
十. bind D|l,08n"?  
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。 r4u z} jl{  
先来分析一下一段例子 /be=u@KV  
n#4Gv|{XMD  
I.1D*!tz  
int foo( int x, int y) { return x - y;} w]nX?S8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Z&Ue|Z4Qt  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +c--&tBo  
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。 UP2}q?4  
我们来写个简单的。 F?9SiX[\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Di>rO038  
对于函数对象类的版本: 2:Q(Gl`<l  
 ;\qXbL7  
template < typename Func > ?n.)&ZIx0  
struct functor_trait qNxB{0(D  
  { VevNG *  
typedef typename Func::result_type result_type; }x:0os  
} ; -p`L% xj\  
对于无参数函数的版本: A?8\Y{FQ  
FbAW_Am(  
template < typename Ret > <C'Z H'p  
struct functor_trait < Ret ( * )() > OUI6 ax\[  
  { g\Ak;03n  
typedef Ret result_type; 9C/MRmv`  
} ; v>H=,.`0\  
对于单参数函数的版本: F)S PaC4  
]3ifd G k  
template < typename Ret, typename V1 > *nRNg.i3D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?iv=53<c#  
  { hJ f2o  
typedef Ret result_type; E =AVrv5T  
} ; dY!u)M;~~  
对于双参数函数的版本: 'N\&<dT>  
E)W@{?.o#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > dz-y}J11  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ys8Q.oBv_`  
  { )&,{?$.  
typedef Ret result_type; Qs9OC9X1  
} ; &eQJfc\a  
等等。。。 O("Uq../3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy O)]v;9oER  
M:n6BC>t"  
template < typename Func > ~Y7dH Dn  
struct func_return Vn, >< g  
  { q/PNJ#<  
template < typename T > ^A9 M;q  
  struct result_1 p=Y>i 'CG  
  { ;b0NGa(k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7 ^$;  
} ; <+v{GF#R  
o&SSv W  
template < typename T1, typename T2 > pf&ag#nr  
  struct result_2 t Rm+?  
  { qf#)lyr<D6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; poT&-Ic[  
} ; (=u'sn:s  
} ; 94/BG0  
)8,|-o=  
7K;!iX<d  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @?k J).  
#_JYh?  
template < typename Func, typename aPicker > )nfEQ)L;h}  
class binder_1 Am"(+>W21  
  { BPv>$ m+.  
Func fn; cn`iX(ZgR  
aPicker pk; !%)]56(  
public : 2g-` ]Vqb  
ny*i+4Mb  
template < typename T > O.QK"pKD\  
  struct result_1 FX}Gt=  
  { ezm&]F`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; n3KI+I%nQ  
} ; ZZxk]D<  
:"1|AJo)  
template < typename T1, typename T2 > ]a'99^?\  
  struct result_2 zjl!9M!  
  { h6:#!Rg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wT,R0~V0  
} ; b:W-l?  
E4z)Mr#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ravyiO L  
aZS7sV28  
template < typename T > U7h(`b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YHXLv#8  
  { nz]&a1"&  
  return fn(pk(t)); i)a%!1Ar  
} u=x+ J=AH  
template < typename T1, typename T2 > d+eZub94U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vvp[P >  
  { T{v>-xBRy  
  return fn(pk(t1, t2)); w_tJ7pz8T  
} (Z] HX@"{J  
} ; Kn`M4 O  
>l']H*&B<  
80OtO#1y  
一目了然不是么? I:98 $r$  
最后实现bind 64>krmVIe  
Z<?OwAWz  
@(g_<@Jz  
template < typename Func, typename aPicker > baV>N[F&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) W/$Zvl  
  { QS[L~97m2M  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $'rG-g!f\  
} w"Y` ]2  
] }|byo  
2个以上参数的bind可以同理实现。 SRIA*M.B}  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ypOLp SYk  
kYzKU2T\W  
十一. phoenix >Gml4vGK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %QmxA 7fW  
Zdc63fllM  
for_each(v.begin(), v.end(), Mj#-j/{x{5  
( D\dWt1n  
do_ l7H qo)  
[ YyAJ m^o  
  cout << _1 <<   " , " "TyJP[/  
] u$#Wv2|mk  
.while_( -- _1), q[q?hQ/b  
cout << var( " \n " ) B%CTOi  
) CAq/K?:8  
); `.jzuX  
b//B8^Eong  
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: 1RcSTg  
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 U1_@F$mq<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 P262Q&.}d  
那么我们就照着这个思路来实现吧: H,fZ!8(A_)  
)L{ghy  
^D eERB  
template < typename Cond, typename Actor > R0ID2:i]F  
class do_while fWfk[(M'9  
  { 2WX7nK;I  
Cond cd; `*", <  
Actor act; 6tHO!`}1  
public : M5nWVK7c  
template < typename T > )c n+1R  
  struct result_1 Qd}m`YW-f$  
  {  McH>"`  
  typedef int result_type; 9EDfd NN  
} ; 3$.deYa$R  
0R{dNyh{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ('wY9kvL&  
{"oxJ`z4  
template < typename T > "Ve.cP,7(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CYYkzcc^  
  { `ps)0!L L`  
  do u H/w\v_I  
    { kpL@P oQ/r  
  act(t); FuI73  
  } *f& EoUk}F  
  while (cd(t)); 1XM^8 .;  
  return   0 ; ku$$ 1xq  
} Ya>oCr}K  
} ; JD@J[YY5R  
2 rw%H  
1) ta  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). O5$/55PI  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 &j(+/;A  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Ee4&g<X.  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 yjfat&$  
下面就是产生这个functor的类: * #jsgj[  
| N0Z-|  
q0f3="  
template < typename Actor > 3"o"fl  
class do_while_actor s! n<}C  
  { (WJ${OW  
Actor act; ? A(QyaKz  
public : nKW*Y}VO  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} x77l~=P+!  
fP.F`V_Y  
template < typename Cond > PV|uPuz  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^Ge+~o?x  
} ; j'9"cE5_  
i4^o59}8  
TXe$<4"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 XsnF~)YW  
最后,是那个do_ LP MU8Er  
J[f;Xlh  
(`y*V;o4  
class do_while_invoker x|yEt O&  
  { .e=C{  
public : A.hd Kl  
template < typename Actor > Yjx|9_|Xn  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const yAoe51h?  
  { \[Z?&  
  return do_while_actor < Actor > (act); .e_cgad :  
} y|'SXM  
} do_; }CeCc0M  
LX^u_Iu   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? u_ABt?'  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 H54 R8O$  
最后来说说怎么处理break和continue v4C{<8:X  
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。 5 ~TdD6}  
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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