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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda skD k/-*R  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~73i^3yf  
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, 2*q: ^  
3 [)s;e  
_Z66[T+M  
KD"&_PX  
  class filler OWXye4`*  
  { % X ,B-h^  
public : m9<%v0r  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #+Yp^6zg  
} ; Sa?5iFg  
syW9Hlm  
DkF2R @  
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: oD#< ?h)(  
}#W`<,*rL.  
>6l;/J  
=Q8H]F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `\F%l?aY  
ZG/8Ds  
]%<Q:+38  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &e]]F#  
Ce5w0&VlS  
]O7.ss/2  
Ns!3- Y  
二. 战前分析 m,gy9$  
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。 H MjeGO.i  
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 &Ky u@Tt  
k Kp6  
bxhg*A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2^ ,H_PS  
  /* --------------------------------------------- */ 2}Z4a\YX  
vector < int *> vp( 10 ); ',H$zA?i  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 42J';\)oP  
/* --------------------------------------------- */ 1ntkM?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !V]MLA`  
/* --------------------------------------------- */ *bxJ)9B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }6CXJ+-UR  
  /* --------------------------------------------- */ N;x<| %peL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); LE<u&9I\  
/* --------------------------------------------- */ ~6-"i0k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); si^4<$Nr%j  
Z`oaaO  
Od!F: <  
O\4+_y  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?bt`fzX{l  
1._1, _2是什么? 5rfH;`  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ]/o12pI  
2._1 = 1是在做什么? Jny)uo8  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Q$fRi[/L  
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。 *TM;trfz  
ksu}+i,a  
'6o`^u>  
三. 动工 AvrL9D  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 'wz\tT^  
o=-Vt,2{  
b\?7?g  
ljYpMv.>xG  
template < typename T > :>P4L,Da]  
class assignment |k`f/*  
  { Z&dr0w8  
T value; \o:ELa HY  
public : ]{,Gf2v;;d  
assignment( const T & v) : value(v) {} *^@#X-NG  
template < typename T2 > 5?5- ;H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } wc7mJxJxA  
} ; . 0 s[{x  
b46[fa   
hgweNRTh!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .# 6n  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment JO2ZS6k[  
7b&JX'`Mb  
X-)RU?  
fO^e+M z  
  class holder cBLR#Yu;O5  
  { AXl!cgi  
public : j{{~ZM  
template < typename T > t['k%c  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 'dIX=/RZ  
  { v[{8G^Z}54  
  return assignment < T > (t); F l_dzh,E  
} sK`~Csb iB  
} ; n#+%!HTh  
%RQC9!  
j3x^<a\gJ  
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: gDQkn {T.%  
e2AN[Ar  
  static holder _1; hWD !  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1R=)17'O  
TL},Unq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0?lp/|K  
而不用手动写一个函数对象。 ~L%Pz0Gg  
M}Nb|V09  
$!YKZ0)B'0  
0'?V|V=v  
四. 问题分析 vKNt$]pm=  
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。 q2x|%H RF  
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。  4%g6_KB  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 P%zH>K  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _0'm4?"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 b8J @K"  
 Y{B9`Z  
五. 问题1:一致性 RAIVdQ}.Z  
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?| 0a"igH}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 D JLiZS  
vkd[: CC  
struct holder B4]AFRI  
  { m#oh?@0}  
  // 3iE-6udCS  
  template < typename T > ^FP} qW~;9  
T &   operator ()( const T & r) const ZCy`2Fir  
  { 3@^MvoC  
  return (T & )r; tHrK~|  
} }.0Bl&\UK  
} ; ^)&Ly_xrU  
A <4_DVd@@  
这样的话assignment也必须相应改动: Ua):y) A  
L|&'jH)  
template < typename Left, typename Right > $.H:8^W  
class assignment $/u1chf  
  { -O'{:s~  
Left l; )!tCC-Cr  
Right r; G 1]"s@8(  
public : 8YNu<   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} TT'Ofvdc  
template < typename T2 > kf<c, 3A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } CY34X2F  
} ; ^vJ"-{  
7OB%A&  
同时,holder的operator=也需要改动: v#  
v`y6y8:>  
template < typename T > Z+g1~\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !C Vuw  
  { z0#-)AeS  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); HbcOTd)=5  
} fJaubDxa  
J.#(gFBBl\  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ]b3/Es+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,eR8 ~(`=  
6SE6AL<b  
return l(rhs) = r; k!5m@'f  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 /\ytr%7,'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &~RR&MdZ2  
4|`Yz%'  
template < typename Tp > )h#]iGVN}  
class constant_t h@=7R  
  { wZ#Rlv,3Wa  
  const Tp t; K*~]fy  
public : Rj^7#,993  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} t)` p@]j  
template < typename T > ?AEd(_a!q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const MhNFW'_  
  { j`O7=-  
  return t; OB(pIzSe  
} + :Vrip  
} ; /D<"wF }@J  
OA[&Za#w  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 P}0*{%jB  
下面就可以修改holder的operator=了 - a y5  
O`WIkBV!  
template < typename T > rz6uDJ"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :p' VbQZ{  
  { qz9tr  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~3gru>qI&  
} Y$g}XN*)E  
n-$VUo  
同时也要修改assignment的operator() s2FngAM;f  
|g%mP1O  
template < typename T2 > ;imRh'-V6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } f/,tgA  
现在代码看起来就很一致了。 h35Hu_c&  
1"}cdq.  
六. 问题2:链式操作 Z?oG*G:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 TI=h_%mO  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 QYQtMb,  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 #O~XVuvF0  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 SVagT'BB  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct H6gU?9%  
' _dzcN,z  
template < typename T > K$H <}e3  
struct result_1 piOXo=9H.  
  { ,w{m3;]_%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; UNDi_6Dy   
} ; XF}rd.K:  
#]9hTa IR  
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: 9AHSs,.t  
- hzjV|  
template < typename T > +Ng0WS_0  
struct   ref 6 {}JbRNf  
  { MxOD8TDF4  
typedef T & reference; 2| B[tt1Z  
} ; >E:<E'L  
template < typename T > eWvo,4  
struct   ref < T &> MAqLIf<G  
  {  QV qK  
typedef T & reference; '7*=`q{  
} ; aQ#qRkI  
S:q$?$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: PmR*}Aw  
Ri#H.T<'  
template < typename T > B@O@1?c[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const at6149B\)  
  { ]"F5;p; y  
  return l(t) = r(t); /qU>5;  
} k%P;w1  
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。 fQ 7vL~E  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Q6 ?z_0  
ar.AL'  
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 |>2FRPK  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %+-C3\'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {f/]5x(_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {_#yz\j  
最后的布局是: &<5+!c V=  
                Add :jEPu3E:  
              /   \ @]HXP_lyD/  
            Divide   5 "&~ 0T#  
            /   \ TZRcd~5$  
          _1     3 @ O>&5gB1u  
似乎一切都解决了?不。 %O%=rUD  
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。 \}_Yd8  
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。 s '?GH  
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: .>pgU{C`!  
uj|BQ`k  
template < typename Right > ~u87H?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [zkikZy  
Right & rt) const -n5 B)uw=  
  { }-@4vl x$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ' GG=Ebt  
} G{9X)|d  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 l4y{m#/  
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。 pS[KBQ"F  
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。 {/<6v. v  
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。 7=XL!: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。 RDM`9&V!jp  
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? c+dg_*^  
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: <#+44>h  
aj\nrD1  
template < class Action > aqU' T  
class picker : public Action SC &~s$P;  
  { 27F~(!n  
public : sZ&G%o  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _-~`03 `!  
  // all the operator overloaded jZoNi  
} ; >q~l21dUi  
hsKmnH@#  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 . lgPFr6X  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: TXXy\$  
RW$:9~  
template < typename Right > ;Xvp6.:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,m<H-gwa  
  { X^9d/}uTa  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E\nv~Y?SG  
} WY:&ugGx  
X[gn+6WB%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <#GB[kQa  
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。 BvrB:%_:  
] b9-k  
template < typename T >   struct picker_maker OS|>t./U  
  { '})0!g<Y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Nc Pgq?3p  
} ; 6r: ?;j~l  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "1`Oh<={b  
  { 7!y5 SX8C  
typedef picker < T > result; K$K^=> I"o  
} ; 4MuO1W-  
Cv ejb+  
下面总的结构就有了: &N~ZI*^  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ps .]N   
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 -x8nQ%X  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <GHYt#GIZ+  
至此链式操作完美实现。 [[d(jV=*  
@~c6qh  
]ul$*  
七. 问题3 /2EHv.e `  
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。 1i:|3PA~  
%CUGm$nH  
template < typename T1, typename T2 > 'I;!pUfVp  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const km^^T_ M/  
  { Ofm%:}LV  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); n+lOb  
} yme^b ;a  
{!|}=45Z  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: DrnJ;Hi"  
;,i]w"*  
template < typename T1, typename T2 > i wxVl)QL  
struct result_2 )[mwP.T=  
  { 5zFR7/p{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; dVB~Smsr  
} ; "s!7dKXI"  
kr$ b^"Ku  
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? #P]#9Ty:  
这个差事就留给了holder自己。 D`J6h,=2l/  
    J_Ltuso  
#ET/ =  
template < int Order > [.RO'>2z  
class holder; 3d<HN6&U  
template <> .s+aZwTMT  
class holder < 1 > s&\I=J.  
  { uVzFsgBp  
public : "&+"@ <  
template < typename T > Mu'8;9_6  
  struct result_1 sY?,0T_m  
  { *(PL _/:  
  typedef T & result; .h0b~nI>>  
} ; 1]orUF&_  
template < typename T1, typename T2 > 54 >-  
  struct result_2 :Mm3 gW)  
  { zIP6\u  
  typedef T1 & result; ,g%&|FAP  
} ; 5~mh'<:  
template < typename T > Z2im@c67{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "D?z  
  { z]b>VpW:  
  return (T & )r; |t; ~:A  
} G8Nt 8U~  
template < typename T1, typename T2 > nqwAQhzy(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6s0_#wZC  
  { c@v{`d  
  return (T1 & )r1; cZ)}LX  
} %tG*C,l]  
} ; 22f`LoM  
b~nAPY6  
template <> OKF tl  
class holder < 2 > /-#I_>:8'  
  { +}f9   
public : LM&y@"wfm  
template < typename T > ~z"= G5|  
  struct result_1 @6l%,N<fou  
  { D#&q&6P{  
  typedef T & result; wywQ<n  
} ; Vp>|hj po  
template < typename T1, typename T2 > G7N| :YK  
  struct result_2 JH:0 L  
  { !S&L*OH,  
  typedef T2 & result; Bz5-ITX   
} ; kOh{l: 2-+  
template < typename T > 5|jw^s7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 35tu>^_#V  
  { a{{g<< H  
  return (T & )r; 0ez(A  
} B'^:'uG  
template < typename T1, typename T2 > L#vI=GpL,r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &ZL3{M  
  { w`q%#q Rk  
  return (T2 & )r2; D@!=d@V.  
} wm+/e#'&  
} ; ?_I[,N?@41  
NJNJjdD>  
SR DXfkoI  
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> >。 X^WrccNX  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: JPGzrEaZ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7"8hC  
9 7ql5  
return l(i, j) = r(i, j); Z!U)I-x&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M`ip~7"  
Yv:55+e!|  
  return ( int & )i; y#XbJuN/  
  return ( int & )j; }#X8@  
最后执行i = j; It{;SKeo  
可见,参数被正确的选择了。 JA)] _H P  
Ot]Ru,y->+  
`[C!L *#,  
dDF .qXq.  
Y5F]:gs@  
八. 中期总结 ( H6c{'&  
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: vap,y $C  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 JGuN:c$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %'[&U#-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 1 5A*7|  
_1U1(^)  
8=]Tr3   
R58-wUto  
Y+Fljr*  
_cu:aktf2  
九. 简化 3Kn_mL3V-  
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。 "_`F\DGAZu  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $^@)  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: wQRZ"ri,  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 L:9F:/G  
  +-*/&|^等 &LbJT$}V  
2. 返回引用。 Dgy]ae(Hb3  
  =,各种复合赋值等 x:nKfY5  
3. 返回固定类型。 vsa92c@T  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +Z85HY{  
4. 原样返回。 Ek6MYc8<b~  
  operator, 9]e V?yoA8  
5. 返回解引用的类型。 $ aUo aI  
  operator*(单目) 48Mpf=f`  
6. 返回地址。 X,LD   
  operator&(单目) `\+@Fwfx  
7. 下表访问返回类型。 ~V$ |i"  
  operator[] Dq)j:f#QM  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 hXA6D)   
  operator<<和operator>> ]8T!qS(UJd  
yV"ZRrjO'Z  
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。 G_SG  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: s&NX@  
{uHU]6d3qy  
template < typename Left > v$N|"o""  
struct value_return @WI2hHD  
  { &9Xhl''  
template < typename T > Mb]rY>B4  
  struct result_1 0pbtH8~  
  { ;6!Pwb;hY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; c_V;DcZ  
} ; :hM/f  
G>q(iF'  
template < typename T1, typename T2 > Ud!4"<C_  
  struct result_2 7[.6axL  
  { SI=yI-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; P><o,s"v  
} ; +-G<c6 |  
} ; wR^R M(1  
-e8}Pm "  
Hbpqyl%O>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /"B?1?qc,=  
DoeiW=  
下面我们来剥离functor中的operator() 0fYj4`4=n  
首先operator里面的代码全是下面的形式: W>O~-2  
39=1f6I1  
return l(t) op r(t) :duo#w"K  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =dFv/F/RW  
return op l(t) >Bgw}PI  
return op l(t1, t2) X@f "-\  
return l(t) op $ mI0Bk  
return l(t1, t2) op vPD] hs  
return l(t)[r(t)] |M+<m">E  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~I} &V T  
$5*WLG&AK  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Z"AQp _  
单目: return f(l(t), r(t)); rSJ9 v :  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?|39u{  
双目: return f(l(t)); M{*Lp6h  
return f(l(t1, t2)); |gU(s  
下面就是f的实现,以operator/为例 `+uhy ,  
ma((2My'H  
struct meta_divide B:+6~&,-  
  { xQ@^$_  
template < typename T1, typename T2 > |JVk&8 ?8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) FD8N"p  
  { |Z*J/v'@p  
  return t1 / t2; }5 (Ho$S(  
} ka3u&3"  
} ; vo#UtN:q  
+mp@b942*  
这个工作可以让宏来做: <-u8~N@43W  
X0n~-m"m  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ QI3Nc8t_2  
template < typename T1, typename T2 > \ 1[yq0^\]M[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ('hE r~&  
以后可以直接用 E~_]Lfs)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) E8~}PQW:I  
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 8f3vjK'  
(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。。。) YWxc-fPZ  
UNkCL4N  
l'TWkQ-  
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 \xS&v7b  
B}&xaY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %y%j*B!%  
class unary_op : public Rettype EeF'&zE-  
  { ANps1w#TP  
    Left l; nTz6LVF  
public : rhb@FE)Mc  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ZAXN6h  
Y2?.}ZO  
template < typename T > 9s_,crq5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b%S62(qP  
      { =-}[ ^u1  
      return FuncType::execute(l(t)); 1Q. \s_2  
    } zBe8,, e  
`IY/9'vT  
    template < typename T1, typename T2 > !ki.t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %C=]1Q=T)  
      { |e2be1LD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [NTtz <i@  
    } :P(K2q3  
} ; &Ky_v^  
:"!9_p(,,  
r!{LLc}>  
同样还可以申明一个binary_op 6A=8+R'`F  
1M}&ZH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^J\~XYg{7  
class binary_op : public Rettype `ck$t5:6sp  
  { ,Uy|5zv  
    Left l; oun;rMq  
Right r; \R3H+W  
public : 78/N   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *>+,(1Fz  
E_bO9nRHV  
template < typename T > Y "VY%S^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PxfY&;4n!  
      { 37RLE1Yf  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  &CG*)bE  
    } v= N!SaK{  
w&x!,yd;  
    template < typename T1, typename T2 > Bdu&V*0g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {je-I9%OK  
      { Qr$;AZ G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "^1L'4'S  
    } +r<0zh,n.  
} ; u SR~@Lj ~  
NoJ`6MB  
5T:i9h  
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 &c*^VL\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 XZ5 /=z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) qVs\Y3u(  
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。 w$u3W*EoU^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! B.L]Rk\4  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Bk+{RN(w  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <$hu   
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) dzkw$m^@^  
下面是修改过的unary_op 0]jA<vLR  
t2r?N}"P  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > PClMQL#  
class unary_op Zt3)]sB  
  { &RTX6%'KY  
Left l; z1Ov|Q`  
  0p@k({]<  
public : s|NjT  
?PyG/W  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} eBJUv]o %  
A.5i"Ci[ie  
template < typename T > /AQMFx4-5  
  struct result_1 oy;K_9\  
  { H`geS  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >|Cw\^  
} ; R+7oRXsu  
yZWoN&  
template < typename T1, typename T2 > 1u|Rl:Q  
  struct result_2 ZZyDG9a>7  
  { {iq3|x2[:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -<_Ww\%8M  
} ; ?SC[G-b  
Hp(D);0+)  
template < typename T1, typename T2 > o^V(U~m]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LB.co4  
  { "hQ_sgz[Z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); o'$jNciOW  
} yA3wtm/?  
ts8+V<g  
template < typename T > "jaJr5Wv=y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m B\C?=_  
  { M BXBog7U  
  return OpClass::execute(lt(t)); XJ Iv1s\g  
} .&x}NYX4  
]K*8O <  
} ; sQ 8s7l0D  
7 K{Nb  
84{Q\c  
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 A%2:E^k(s  
好啦,现在才真正完美了。 Y1arX^Zb  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?}B:  
8L1ohj  
template < typename Right > 9Mgq1Z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const C -?!S  
  { :#lIx%l  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ${8?N:>t  
} 4Ua> Yw0  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 1lpwZ"  
-&e92g&n   
[JaS??ig  
wlPx,UqZ  
@p|$/Z%R,  
十. bind F]I=+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。 $.:mai  
先来分析一下一段例子 W k}AmC  
X.TI>90{  
z~\t|Z]G,|  
int foo( int x, int y) { return x - y;} EbZdas!l  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5p +ZD7jK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3or\:  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 p)~lL  
我们来写个简单的。 Tb1U^E:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: wap3Kd>MP  
对于函数对象类的版本: _e7-zg$/  
[qoXMuC|P  
template < typename Func > dgo3'ZO  
struct functor_trait @WKzX41'  
  { 99EXo+g  
typedef typename Func::result_type result_type; [0UGuj  
} ; 9Ok9bC'?8@  
对于无参数函数的版本: =@)d5^<5F  
ph2$oO 6,  
template < typename Ret > %5*@l vy  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =KT7nl  
  { e2-Dq]p  
typedef Ret result_type; OD=!&LM  
} ; } 17.~  
对于单参数函数的版本: vEG'HOP  
[/_+>M  
template < typename Ret, typename V1 > )R sM!}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <*EZ@XoN>  
  { n$(p-po  
typedef Ret result_type; b|5w]<?'  
} ; auWXgkwZs/  
对于双参数函数的版本: z* <y5  
|p00j|k   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > X#w%>al  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > p#KW$OQ]8  
  { _P?\.W@  
typedef Ret result_type; x#C@8Bxq=  
} ; :|1.seLQ  
等等。。。 HvxJj+X9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Z"s|]K "  
_e!F~V.  
template < typename Func > i5F:r|  
struct func_return *xR 2)u  
  { rNl.7O9b  
template < typename T > A-ZmG7xk  
  struct result_1 B ZMu[M  
  { `)4a[thp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n,O5".aa<  
} ; 6> {r6ixs1  
\.gEh1HW  
template < typename T1, typename T2 > 3I 0eW%,  
  struct result_2 4@;-%H&7  
  { @$eT~ C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /hv#CB>1x  
} ; ug`NmIQP  
} ; ;PyZ?Z;  
>\A8#@1  
k#:2'!7G  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #&,H"?"  
rp7W }P+uU  
template < typename Func, typename aPicker > #hw/^AaD-  
class binder_1 b.2J]6G  
  { 3_5XHOdE  
Func fn; W0cgI9=9  
aPicker pk; %}>dqUyQ  
public : /Y^8SO4  
|vFj*XU  
template < typename T > `3q;~ 9  
  struct result_1 DW(~Qdk  
  { 0F;,O3Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1f (DU4h  
} ; k6\^p;!Y  
C+N F9N  
template < typename T1, typename T2 > {w^uWR4f  
  struct result_2 l|/:Ot  
  { #Tp]^ n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )yxT+g2!  
} ; 4-v6=gz.  
~=y3Gd B3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} mE#nU(+Ta  
tu%[p 4   
template < typename T > gd^Js 1Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gmSQcN)  
  { EA{U!b]cU  
  return fn(pk(t)); rU#li0 >  
} D>wZ0p b-  
template < typename T1, typename T2 > 8}BBOD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J^3H7 ]  
  { X,v4d~>]  
  return fn(pk(t1, t2)); #2%([w  
} ]re'LC!d  
} ; qs=tJ ^<<o  
NO>k  
yFpySvj }  
一目了然不是么? P -Fg^tl  
最后实现bind _dU P7H (  
C9KWa*3  
N?23 m`3  
template < typename Func, typename aPicker > LP`CS849z2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) CB*/ =Y  
  { %AR^+*Nu  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); x,Y 5U+]E  
} d\]O'U)s  
F=&;Y@t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 vD=%`G[m  
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。 m)f|:MM  
g#W_S?  
十一. phoenix Jyu`-=It  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: mtw9AoO  
g"y?nF.&F  
for_each(v.begin(), v.end(), BXTN>d27  
( +Z+ExS<#z  
do_ Fh`-(,e?5  
[ W(@>?$&  
  cout << _1 <<   " , " ')nnWlK  
] (K!4Kp^m  
.while_( -- _1), SFO&=P:U  
cout << var( " \n " ) D<nxr~pQ  
) w:Q|?30  
); 2a[9h #  
AMk~dzNt  
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: pT=2e&  
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 fI11dE9&?[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $!`L"szqD*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g@E&uyM  
YsAF{  
k|#Zy,  
template < typename Cond, typename Actor > 97x%w]kV  
class do_while @}eNV~ROu  
  { R$xY8+}V  
Cond cd; 2z-$zB<vyw  
Actor act; .3g&9WvN!Z  
public : 2X_>vIlEm  
template < typename T > F aWl,}]  
  struct result_1 37K U~9-A  
  { cV]y=q 6  
  typedef int result_type; 7!- \L7<  
} ; $- w5o`e  
eU~?p|Np  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ve%l({  
S OI)/u  
template < typename T > &"AQ; %&N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L<)Z>@fR  
  { 0P9Wy!f7  
  do "/y|VTV"  
    { AM?Ec1S #a  
  act(t); 5bBCpNa  
  } DR{] sG  
  while (cd(t)); ~'[jBn)  
  return   0 ; 3M$X:$b  
} X2P``YFV{  
} ; {_as!5l  
B"[{]GP BY  
bm6hZA|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). N ^f}ui i  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 3k{c$x}  
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。 x3;jWg~'  
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。 5Jw"{V?Ak  
下面就是产生这个functor的类: fKYKW?g;)Z  
HPTHF  
"GLYyC  
template < typename Actor > \^m.dIPdO  
class do_while_actor LJ l1v  
  { =~$U^IsWA  
Actor act; /h-6CR Ka  
public : tGqQJT#mr7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 54wM8'+  
b_mWu@$  
template < typename Cond > k -]xSKG  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; zf7rF}  
} ; y&3TQ]f\  
%/md"S  
kdd7X bw-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 kDg{ >mf  
最后,是那个do_ X}?ESjZJ  
(NM6micc  
<>&89E%j'  
class do_while_invoker c&A]pLn+x  
  { z0;9SZ9  
public : 4)E|&)-fu8  
template < typename Actor > }8 \|1@09  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const uegb;m  
  { :Lc3a$qtx5  
  return do_while_actor < Actor > (act); L77EbP`P  
} mf~Lzp  
} do_; -sx-7LKi  
VlV)$z_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? s8yCC #H"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "& Ff[ O*  
最后来说说怎么处理break和continue 6yp+h  
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。 W'd/dKU x  
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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