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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =8vwaJ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l )r^|9{  
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, ~&,S xQT  
m!INbIh  
h9d*N9!;M  
Urw =a$  
  class filler "'+/ax[{  
  { A/zAB3  
public : M\ wCZG  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} rhF2U  
} ; a"cw%L  
{dh@|BzsbH  
Wu,=jL3?$A  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: F`;q9<NYRW  
W G3 _(mM  
[g==#[  
:EPe,v RT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2kgSIvk\  
-4Q\FLC'k  
fda2dY;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Y;\@ 5TgQ,  
a{e1g93}  
{_>XsB  
p>U= Jg  
二. 战前分析 >xRUw5jN  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 G~zfPBN0D  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 _+}o/449  
#.FhN x  
_+Z;pt$C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %f\j)qw  
  /* --------------------------------------------- */ $5#DU__F/  
vector < int *> vp( 10 ); OZKZv,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); C,O9?t  
/* --------------------------------------------- */ ZP:+'\&J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ocS}4.a@  
/* --------------------------------------------- */ RdjoVCf  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \+ Ese-la  
  /* --------------------------------------------- */ |]HA@7B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +Lr`-</VF  
/* --------------------------------------------- */ -Zg.o$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Lm^vS u  
|@B|o-  
V2yX;u  
G[d]t$f=  
看了之后,我们可以思考一些问题: T7Y+ WfYh  
1._1, _2是什么? $|@-u0sv  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ;iN [du  
2._1 = 1是在做什么? 1yS: `  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 '^Q$:P{G?  
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。 *\0h^^|@  
x9]vhR/av  
A0ZU #"'/  
三. 动工 Q{ g{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: eS%8WmCV9<  
fG@]G9Z  
] P_yN:~  
zq$0 ?vGd  
template < typename T > bdBLfWe  
class assignment ;e2D}  
  { .8|"@  
T value; qP9`p4c8i  
public : b$/7rVH!  
assignment( const T & v) : value(v) {} y?iW^>|?L=  
template < typename T2 > !@h)3f]`1G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } MbQ%'z6D  
} ; WQ{^+C9g'1  
{(d 6of`C_  
#A~7rH%hi  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5sB~.z@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment b. :2x4  
>+%0|6VSb  
H@|m^1  
Kciz^)'Z  
  class holder IR8qFWDZ  
  { UD&pL'{s  
public : ;6=*E'  
template < typename T > |/u,6`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5^{2 g^jH6  
  { Sq`Zuu9t  
  return assignment < T > (t); .;dI&0Z  
} 6anH#=(  
} ; y=}o|/5"  
Pp;OkI``[  
MdnapxuS  
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: FW4#/H  
rj29$d?Y9  
  static holder _1; rLp0)Go  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~kI$8oAry  
K;R!>p}t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YCG $GD  
而不用手动写一个函数对象。 cU "uKR  
wk2Ff*&  
&!>.)I`  
N8*QAe kN  
四. 问题分析 m&- -$sr  
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。 qjN*oM,  
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。 ;YrmT9Jx6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?{1& J9H  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $L72%T  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 C5TC@w1*  
nKch:g  
五. 问题1:一致性 Upc_"mkI.  
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?| Xz'o<S  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 AZ. j>+0xx  
F{eI[A  
struct holder VP }To  
  { A ? [Wfq|  
  // v|rBOv  
  template < typename T > SM.KM_%K  
T &   operator ()( const T & r) const L}t P_ *  
  { I9sQPa  
  return (T & )r; .bNG:y>  
} =GC,1WVEqV  
} ; :f0#4'f  
cE*d(g  
这样的话assignment也必须相应改动: 'Z6x\p  
gAK"ShOhG=  
template < typename Left, typename Right > ]&"01M~+K  
class assignment fy>~ GFk(  
  { Yo}QW;,g  
Left l; S3y(' PeF  
Right r; o}Q3mCB  
public : *dx E (dP  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l-8rCaq& J  
template < typename T2 > pE{Ecrc3|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3 5p) e c  
} ; R-Gg= l5  
+DYsBCVbag  
同时,holder的operator=也需要改动: 8)YDUE%VH  
T@ zV   
template < typename T > 8M7Bw[Q1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $AdBX}{  
  { |u#7@&N1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Z)<lPg!YAR  
} &[5pR60  
O&@CT])8  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 HDj260a  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 a-NicjV#  
V=H:`n3k  
return l(rhs) = r; 8-x)8B  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 B|r'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -7VQ {nC  
Lv<vMIr  
template < typename Tp > ,#j'~-5  
class constant_t ^MvBW6#1  
  { se29IhS!e  
  const Tp t; `ix&j8E22w  
public : JD]uDuE  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} a" L9jrVrw  
template < typename T > sY&Z/Y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1/J6<FVq  
  { j7J'd?l  
  return t; ~P'i /*:  
} qTe@?j  
} ; M[QQi2:&  
=OFx4#6a  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <sls1,  
下面就可以修改holder的operator=了 0CK3jdZ+X  
k\-h-0[|  
template < typename T > ur[^/lxx0  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const kG`&Z9P  
  { dEZlJo@J  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); XmN8S_M>v  
} ;KT5qiqYH  
wv ^n#  
同时也要修改assignment的operator() ~,.;2K73  
#g<6ISuf  
template < typename T2 > VPb8dv(a3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } b8glZb*$  
现在代码看起来就很一致了。 #tA/)Jvi  
l_Zx'm  
六. 问题2:链式操作 8k;il54#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "6Z(0 iu:{  
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。 \t)`Cp6,[b  
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。 / |isRh|  
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。 \J(kM,ZJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9T0g%&  
*NC@o*  
template < typename T > #@F.wV0  
struct result_1 &_74h);2I:  
  { %a!gN  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %Rk DR  
} ; :TkMS8  
Z{1B:aW  
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 lqISyrY  
q}W})  
template < typename T > wOsg,p;\'  
struct   ref I{=Yuc  
  {  45WJb+$  
typedef T & reference; gyuBmY  
} ; K|I<kA~!H  
template < typename T > /*MioaQB}p  
struct   ref < T &> ]'pL*&"X  
  { M~~)tJYsu  
typedef T & reference; UqNUX?(  
} ; n}c~+ 0`un  
bAwKmk9C  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: L @Q+HN  
8[D"  
template < typename T > qw{`?1[+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "F[7b!>R  
  { W2'!Pc,W  
  return l(t) = r(t); Fm*npK  
} QNH3\<IS  
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。 z"Mk(d@-E  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [v\m)5  
<~uzKs0  
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 Q!_d6-*u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (>NZYPw^3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 aemi;61T\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 opMnLor  
最后的布局是: Je}0KW3G9L  
                Add +wxsAGy_j  
              /   \ c94=>p6  
            Divide   5 p}<60O"r$  
            /   \ o4wSt6gBcJ  
          _1     3 jcb&h@T8kv  
似乎一切都解决了?不。 |gIE$rt-~W  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 fH$#vRcq  
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。 mhy='AQJ  
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: 9zY6hh**  
vrcIwCa  
template < typename Right > *"OUwEl a  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5DVYHN9c|  
Right & rt) const b` va\ '&3  
  { ~]q>}/&YLo  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e['<.Yf+  
} }1W@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [c;#>UQMf  
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。 8QoxU" c&  
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。 x0WinLQ  
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。 gY8$Rk %  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 A+3SLB  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ~clX2U8u`  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Rc &m4|cw7  
C511 hbF  
template < class Action > G? XS-oSv  
class picker : public Action O1bW, n(  
  { ;lvcg)}l  
public : T6QRr}8`/J  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Id&e'  
  // all the operator overloaded ex6R=97uA  
} ; hzRKv6  
E&eY79  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ;j7G$s9  
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: .6xMLo,R  
m uy^>2p  
template < typename Right > Fj]06~u  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const q=Vh"]0g  
  { ixSr*+  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .ESvMK~x  
} >0W P:-\*  
%qiVbm0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +vaA P=  
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。 8'%m!  
G!;PV^6x  
template < typename T >   struct picker_maker S_/S2(V"  
  { 7eAV2.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; se`Eez}  
} ; ~> Q9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > U3Z=X TB  
  { t ^[fu,  
typedef picker < T > result; DA.k8M  
} ; ^6z"@+;*  
=$fz</S=J  
下面总的结构就有了: KmTFJ,iM  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 w"wW0uE^  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 b^Re947{g  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 M/dgW` c  
至此链式操作完美实现。 @uldD"MJ<]  
[ 'lu;1-,  
^'0N%`bY!  
七. 问题3 hlB\Xt  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 (+[%^96   
6#!CBY^{  
template < typename T1, typename T2 > f!`? _  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e-`.Ht  
  { nqm=snh  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); PPr Pj^%z=  
} UZ2_FP  
YLGE{bS  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: kuD$]A Q`&  
,1#? 0q  
template < typename T1, typename T2 > LwK]fFtu  
struct result_2 o_BTo5]  
  { jD6HCIjd'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5 3%>)gk:  
} ; 2F:qaz  
}8ubGMr,Y  
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? 7EE{*}?0E  
这个差事就留给了holder自己。 fZo#:"{/K  
    T?pS2I~  
8Agg%*Qs}  
template < int Order > smf"F\W s  
class holder; (?r,pAc:  
template <> SV>tw`2  
class holder < 1 > =9jK\ T^  
  { O:wG/et  
public : &>-j4,M  
template < typename T > Q M0B6F  
  struct result_1 t>\sP   
  { G tI )O}  
  typedef T & result; xQu|D>kv87  
} ; JI5o~; }m  
template < typename T1, typename T2 > @(,1}3s  
  struct result_2 !{lH*  
  { XDemdMy$  
  typedef T1 & result; Z10Vx2B  
} ; e3p|g]  
template < typename T > |"gL {De  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y@3p5o9lv-  
  { t%lat./yT  
  return (T & )r; H$h#n~W~  
} j<p.#jkT  
template < typename T1, typename T2 > I%3[aBz4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U N9hZ>9  
  { 7)lEZJK&T  
  return (T1 & )r1; 32YbBGDN!f  
} [s( D==8  
} ; K;R H,o1  
8<6H2~5<  
template <> cV+?j}"*+  
class holder < 2 > L^sjV/\oW  
  { &jP1Q3  
public : ?_NKyiu95  
template < typename T > "hsT^sy  
  struct result_1 F` U~(>u'  
  { yajdRU  
  typedef T & result; >pv.,cj  
} ; BO[:=x`  
template < typename T1, typename T2 > ~ bLx2=-"  
  struct result_2 \R#SoOd  
  { )'djqpM.  
  typedef T2 & result; %k!CjW3  
} ; a`!Jq'  
template < typename T > }|DspO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1t  R^  
  { !"L.gu-'  
  return (T & )r; m{/7)2.  
} C-&ymJC|  
template < typename T1, typename T2 > f<YYo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y}?|+/ dN  
  { OEW'bT)  
  return (T2 & )r2; ETp?RWXX  
} ;k<dp7^  
} ; 80=0S^gEZ  
j6m;03<|  
[4z,hob  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 p#@#$u-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: VfoWPyWD#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 40t xZFQ0  
(\AN0_  
return l(i, j) = r(i, j); --5F*a{R|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _ \D %  
w*qj0:i5as  
  return ( int & )i; =XP[3~  
  return ( int & )j; ?KC(WaGJQ  
最后执行i = j; x)PW4{3qR  
可见,参数被正确的选择了。 \9?[|m z  
5n@YNaoIb  
UqP{Cyy{  
]\(8d[ 4  
s4|\cY`b-  
八. 中期总结 7r:h_r-  
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: QN:v4,$d  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 vF72#BNs  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 kK? SG3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor PYkhY;*  
#Bd]M#J17a  
bZnOX*y]  
5hrI#fpOR  
H"A%mrb  
>e;-$$e  
九. 简化 qRt!kWW  
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。 +?_!8N8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >US*7m }  
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: $L/`nd  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :{7+[LcH7  
  +-*/&|^等 /R# zu_i  
2. 返回引用。 KkJqqO"EL  
  =,各种复合赋值等 P?0X az  
3. 返回固定类型。 <Ky-3:pxeM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) WZ CI*'  
4. 原样返回。 Z vysLHj  
  operator, a|ufm^ F  
5. 返回解引用的类型。 *6Wiq5M>.  
  operator*(单目) B~Sj#(WEa  
6. 返回地址。 &uq.k{<p\  
  operator&(单目) fLDrit4_Q  
7. 下表访问返回类型。 !_Lmrs  
  operator[] Sc<dxY@w7-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }icCp)b>v  
  operator<<和operator>> '/d51  
pj>R9zpn_  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 qmrT d G  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _#8hgwf>  
aacy5E  
template < typename Left > pjeNBSu6  
struct value_return sZ `Tv[  
  { AxEyXT(h5  
template < typename T > =?i?-6M  
  struct result_1 &W<7!U:2m  
  { #ArrQeO 5_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6h:QSVfx  
} ; n Bu!2c  
?@64gdlwq  
template < typename T1, typename T2 > =2R4Z8G  
  struct result_2 ":]X r!e  
  { g3^s_*A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8g#$Y2P  
} ; LmrdVSs_  
} ; &.A_d+K&  
il0K ^i  
O. * 0;5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (v]%kXy/G  
3?93Pj3oPt  
下面我们来剥离functor中的operator() 3[m~-8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @r"\bBi  
mqSVd^  
return l(t) op r(t) }lZEdF9GhG  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) GBJL B  
return op l(t) cO?*(e1m=  
return op l(t1, t2) 74%vNKzc~  
return l(t) op ~1G^IZ6  
return l(t1, t2) op "[) G{VzT  
return l(t)[r(t)] egoR])2>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "{0G,tdA  
Ot=>~(u0  
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: .3 EZk86  
单目: return f(l(t), r(t)); ;n&95t1$  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &#p1ogf:  
双目: return f(l(t)); s^k G]7  
return f(l(t1, t2)); QoD_`d  
下面就是f的实现,以operator/为例 J/1kJ@5  
]H1mj#EWU  
struct meta_divide #xI g(nG  
  { i<uU_g'M  
template < typename T1, typename T2 > q;{(o2g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )_#V>cvNG  
  { 4_#$k{  
  return t1 / t2; 4I4m4^  
} qCs/sW  
} ; I%T+H[,  
pbMANZU[  
这个工作可以让宏来做: (,Y[2_Zv  
:.:^\Q0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ oW^b,{~V  
template < typename T1, typename T2 > \ -#\T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8Km&3nCv$Q  
以后可以直接用 Gek?+|m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) L%/RD2L D  
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 L8 P0bNi  
(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。。。) LuS@Kf8N+  
bZowc {!\  
H<Sn p)  
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 SmXoNiM"y  
F`D$bE;|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h:Pfiw]  
class unary_op : public Rettype N/ a4Gl(  
  { |Ajd$+3  
    Left l; J;4x$BI  
public : UP]( 1lAf  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} % km <+F=~  
Mh%{cLM  
template < typename T > mWviWHK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VG5+u,U6>  
      { ;,{ _=n>  
      return FuncType::execute(l(t)); E$"NOR  
    } @@Ib^sB%  
[S6u:;7  
    template < typename T1, typename T2 > prJd'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U,rI/'  
      { J( 1Tl  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (-C)A-Uo&  
    }  A 3 V  
} ; C:E f6ZW  
{;$oC4  
jz!I +  
同样还可以申明一个binary_op M5bE5C  
d9{lj(2P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > teok*'b:  
class binary_op : public Rettype J/]%zwDwS  
  { %" iX3  
    Left l; z}vT8qoX  
Right r; 6wlLE5  
public : &h:4TaD  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #*(}%!rD*  
-2.7Z`*(  
template < typename T > jKUEs75]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =~:IiK/#  
      { {B+}LL!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [ycX)iM  
    } |/,S NE  
"uH>S+%|b  
    template < typename T1, typename T2 > 0i~U(qoI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l7QxngWw  
      {  ~,lt^@a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ')jItje|  
    } '| H+5#  
} ; h&4s%:_4  
LL<xygd  
>a8iY|QY  
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 [8QK @5[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 # ~<]z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1I%u)[;>  
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。 \[9VeqMU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )^:H{1'  
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。。。 m]qw8BoU`F  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 A-Ba%Fv  
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) :jTSO d[r  
下面是修改过的unary_op O84]J:b  
hQ#e;1uD  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > l>6tEOXt  
class unary_op #*h\U]=VS  
  { Vb,V N?l  
Left l; %a/3*vz/I%  
  /A9RmTb  
public : 8lQ}-8  
5 kHaZ Q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 217G[YE-  
=j>xu|q  
template < typename T > x80IS:TP  
  struct result_1 %+*=Vr  
  { VR (R.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |4\1V=(  
} ; [t4v/vQT  
sVyV|!K  
template < typename T1, typename T2 > r;Sk[Y5#  
  struct result_2 u=:f%l  
  { :T-DxP/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +bumWOQ'  
} ; }4 0T'y  
TOwqr T/  
template < typename T1, typename T2 > w)dnmrKDZg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V 20h\(\\  
  { tSHW"R  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =MNp;  
} #E]K*mE'  
#/>TuJc  
template < typename T > um,f!ho-U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j_JY[sex  
  { Tpl]\L1v-  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0pE >O7  
} PaKa bPY  
rn-bfzoDS  
} ; BeUyt  
`Abd=1nH  
LGhK)]:  
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 x'L=p01  
好啦,现在才真正完美了。 5len} ){  
现在在picker里面就可以这么添加了: )^(gwE  
K+~?yOQj  
template < typename Right > A}lxJ5h0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const as@8L|i*  
  { qxI $F  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?-j/X6(\(  
} 3S3 a|_+%  
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。 f7*Qa!!2p]  
:u7BCV|yr  
=K:[26  
s",Ea*  
Fn5BWV  
十. bind z\eQB%aM  
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。 l9 \W=-'  
先来分析一下一段例子 f9#zV2ke]  
~lV#- m*  
wXUR9H|0(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} o<5`uV!f  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [3X\"x5@V  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }F]Z1('  
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。 at?I @By  
我们来写个简单的。 ;y(;7n_ a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9JdJn>  
对于函数对象类的版本:  ;Ci:d*  
76D$Nm  
template < typename Func > L"jA#ULg  
struct functor_trait qIJc\,'  
  { G y[5'J`  
typedef typename Func::result_type result_type; _|\X8o_  
} ; 0f5 ag&  
对于无参数函数的版本: W/UA%We3+L  
>T;!Z5L1  
template < typename Ret > $T K*w8@:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > z6w'XA1_+t  
  { "" UyfC[  
typedef Ret result_type; K#k/t"r  
} ; -Y524   
对于单参数函数的版本: }aOqoi7w  
8Ay7I  
template < typename Ret, typename V1 > \HB fM&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > F%V|Aa  
  { Il&F C  
typedef Ret result_type; a8TtItN  
} ; &S(>L[)9  
对于双参数函数的版本: 9&r]k8K  
}36AeJ7L  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > K{d3)lVYCS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9<3(  QR  
  { Tbm ~@k(C  
typedef Ret result_type; Osz=OO{  
} ; #[bosb!R  
等等。。。 A _TaXl(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy - G>J  
oO;L l?~  
template < typename Func > 3!9JXq%Hl  
struct func_return M_!]9#:K7  
  { d21thV ,S  
template < typename T > 2D%2k  
  struct result_1 `]65&hWZL  
  { 0y$VPgsKf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y[e.1\d'  
} ; fK:4jl-r  
(8 7wWhH  
template < typename T1, typename T2 > "iEnsP@'Wg  
  struct result_2 X_'tgP9  
  { 6{;6~?U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2 K_ QZ  
} ; %( OP  [  
} ; c9c]1XJ  
#jBmWaP.  
?8$`GyjS  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3~fi#{  
J t.<Z&  
template < typename Func, typename aPicker > 3F"vK  
class binder_1 SOG(&)b  
  { GI{EP&C  
Func fn; %!iqJ)*~  
aPicker pk; NUM!'+H_h  
public : 5$+7Q$Gw  
7Wef[N\x  
template < typename T > =ttD5 p  
  struct result_1 *i*\ dl  
  { ^nZ=B>Yn2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; nY MtK  
} ; ]a.e;c-  
d s`YVXKH  
template < typename T1, typename T2 > FrMXf,}  
  struct result_2 T x Mh_  
  { $`UdG0~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^}2!fRKAmo  
} ; \ o2oQ3  
nN$.^!;&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }s?3   
@ *Jbp  
template < typename T > o,j_eheAM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R/1e/t  
  { Wj3i*x$  
  return fn(pk(t)); [[_>D M  
} Z[[*:9rY|  
template < typename T1, typename T2 > ag8)^p'9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b,:^\HKC  
  { VS4Glx73  
  return fn(pk(t1, t2)); .qe+"$K'n  
} 3VU4E|s>  
} ; \x$`/  
mK TF@DED  
;fV"5H)U\  
一目了然不是么? d. d J^M  
最后实现bind \<9aS Y'U  
R-$w* =Y  
]UIN4E  
template < typename Func, typename aPicker > {_W8Qm`.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) U}HSL5v  
  { 5f_x.~ymA  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); q8ZxeMqx%  
} _=x*yDPG}  
 ]LsT  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :)Es]wA#HZ  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 WyV,(~y  
6|Dtx5 "r  
十一. phoenix [ {"x{;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: R%LFFMVn  
&b~ X&{3,  
for_each(v.begin(), v.end(), cb'Y a_  
( s8:epcL`A  
do_ Msvs98LvW  
[ ai/]E6r  
  cout << _1 <<   " , " i+QVs_jW  
] _Cf:\Xs m  
.while_( -- _1), nGTGX  
cout << var( " \n " ) Ax|'uvVAPT  
) I`xC0ZUKj  
); [x?9< #T  
5o{U$  
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: dVq9'{[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 | J'k 9W"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 RpU i'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Tn,_0  
$#%R _G]  
p4O[X\T  
template < typename Cond, typename Actor > x]Nx,tt  
class do_while 2OI 0B\  
  { 0 -M i q  
Cond cd; (MqQ3ys  
Actor act; KBi(Ns#+  
public : GLub5GrxR  
template < typename T > 7H6Ge-u  
  struct result_1 <:(;#&<  
  { d|87;;X|u  
  typedef int result_type; VJA/d2Oys  
} ; AEf[:]i]  
l' Li!u  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ' rXf  
f3vl=EA4|  
template < typename T > z+M{z r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l`6.(6  
  { 5`}za-  
  do O)R}|  
    { Y]~-S  
  act(t); b'FTy i  
  } m0 W3pf  
  while (cd(t)); lZkJ<*z#  
  return   0 ; ?t}s3P!Q3w  
} ]) v61B  
} ; r1.zURY  
=>o !   
|gk4X%o6  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). L B.B w  
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。 +F,])p4,]i  
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。 i,;a( Sy4  
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。 SG~HzQ\%  
下面就是产生这个functor的类: uDcs2^2l  
D'moy*E  
rkh%[o 9"/  
template < typename Actor > 8t< X  
class do_while_actor Q|VBH5}1O  
  { : maBec)  
Actor act; n<)A5UB5-  
public : ?&qQOM~b-\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9%R"(X)  
nT~XctwF  
template < typename Cond > M d Eds|D  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; K}n.k[Do  
} ; j,%i.[8S  
U7fNA7#x"  
li{<F{7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 '9qyf<MlY  
最后,是那个do_ Vnb@5W2\  
e&A3=a~\s  
A#Ga!a  
class do_while_invoker Pec40g:#F  
  { 3ohHBo  
public : $t6t 6<M)  
template < typename Actor > SY.koW  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const g@t..xJ,  
  { `6YN/"unfp  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]m &Ss  
} ?|`n&HrP  
} do_; PxWH)4  
&eO.h%@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &_@M 6[-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7^@ 1cA=S  
最后来说说怎么处理break和continue 2=<,#7zlJ  
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。 } nIYNeP?D  
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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