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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #V,LNX)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7ucx6J]c  
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, u87=q^$  
rGGS]^  
uT#Acg  
Z+OAs0}mV  
  class filler T<! \B]  
  { 3{6ps : w  
public : o$*bm6o  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} f;&` 9s| 1  
} ; Au~+Zz|mQ  
9T?~$XlX  
wA{*W>i  
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: LNWqgIq  
 ?L`MFR  
I=Gr^\x=  
)j$b9ZBk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); p|xs|O6{  
D:+)uX}MOf  
>B@i E  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 tj`tLYOZ@-  
]:[)KZ~  
9<+;hH8J_r  
vQ?MM&6  
二. 战前分析 h2im sjf  
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。 Vf@S8H  
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 mYzsT Uq  
oUnq"]  
"TEBByO'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W9:fKP  
  /* --------------------------------------------- */ $K5ni{M;  
vector < int *> vp( 10 ); @2)t#~Wc4h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); i7Y s_8A"9  
/* --------------------------------------------- */ BXagSenc  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <>ZBW9  
/* --------------------------------------------- */ o6`Y7,]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3RBpbTNWp  
  /* --------------------------------------------- */ ZJiuj!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); s|fCR  
/* --------------------------------------------- */ r@N39O*Wq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Gsx^j?  
N` @W%  
tg4LE?nv  
fU\k?'x_  
看了之后,我们可以思考一些问题: TyxU6<>4J4  
1._1, _2是什么? (MF+/fi  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 My'9S2Y8nv  
2._1 = 1是在做什么? bW,BhUb,|  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 5?#OR!N  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 #`fi2K&]j  
ze#rYNvo/  
A52LH,  
三. 动工  60Xl.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :pL1F)-*  
M6o xtt4  
f }evw K[S  
ox i a}  
template < typename T > >x|A7iWn{,  
class assignment 1[fkXO{  
  { TsFV ;Sl3  
T value; E-BOIy,  
public : 'PmHBQvt&  
assignment( const T & v) : value(v) {} &sr:\Qn X/  
template < typename T2 > ,u8ZS|9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } T6/$pJl  
} ; XC+F! R  
F1{?]>G  
( FjsN5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2ZTyo7P  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 82^ z -t{  
Sh~ 8jEk  
YKs^%GO+  
FEm1^X#]  
  class holder On2Vf*G@|  
  { ZPxOds1m  
public : i"r.>X'Z  
template < typename T > >ji}j~cH  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )M|O;~q  
  { {=pP`HD0  
  return assignment < T > (t); z</XnN  
} N~Sue  
} ; V;[ __w  
mTb2d?NS  
w'5dk3$"  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: CwH)6uA  
O)=73e\  
  static holder _1; |~=?vw< W  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zn?a|kt  
'%eaK_+7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^}Dv$\;6  
而不用手动写一个函数对象。 ~NxoF  
h!t2H6eyF  
p[k9C$@e}  
+"N<-  
四. 问题分析 ~YT>:Np  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 >FE QtD~F  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 u}@% 70A  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 c-3YSrY  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -V<=`e  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =vqE=:X6  
&s6(3k  
五. 问题1:一致性 ]( U%1  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| A]~iuUHm  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 8en#PH }  
6wvhvMkS  
struct holder ;>QK}#'  
  { WkU) I2oH  
  // Tr}$Pb1  
  template < typename T > NNREt:+kr  
T &   operator ()( const T & r) const g^<q L|  
  { ke;*uS  
  return (T & )r; d= T9mj.@  
} !tFU9Zt  
} ; V"Y Fu^L  
|0vHy7CE  
这样的话assignment也必须相应改动: [#3Cg%V  
~:RDw<PWp  
template < typename Left, typename Right > mG8  
class assignment /iJcy:J  
  { 37M[9m|D*  
Left l; M@LaD 5  
Right r; N- ?|]4e/  
public : 4[f7X4d$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Pi]s<3PL  
template < typename T2 > J!^~KN6[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } OD@@O9  
} ; {/|8g(  
nD?M;XN  
同时,holder的operator=也需要改动: DHujpZXQ  
X-2S*L'  
template < typename T > /xm} ?t0U  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const K&gc5L  
  { JXR/K=<^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); L!}j3(I  
} ?\p%Mx?   
2" {]A;@  
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。 !A^w6Q;`V  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2O)Kn q  
wGQhr="  
return l(rhs) = r; %H 6ZfEO  
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。 !+26a*P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [XU{)l  
u>i+R"hi"  
template < typename Tp > aBtfZDCfzp  
class constant_t [@l v]+@  
  { "j@IRuH  
  const Tp t; HEfA c  
public : {HJ`%xN|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3b[[2x_UU  
template < typename T > {pJ@I=q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Y| N vBr  
  { I9j+x ])  
  return t; fM[fS?W  
} kKk |@  
} ; &u`rE""  
#?|1~HC  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 'hHX"\|RA  
下面就可以修改holder的operator=了 2Q_{2(nQb  
ws(}K+y_  
template < typename T > +nyN+X34B  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const y8WXp_\  
  { `::(jW.KO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); UeiJhH,u   
} iKEKk\j-w  
L"vG:Mq@D  
同时也要修改assignment的operator() ^)P5(fJ  
I8oKa$RF  
template < typename T2 > AiHDoV+-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } LGg x.Z  
现在代码看起来就很一致了。 Q_|S^hx Q  
\w\47/k{  
六. 问题2:链式操作 Va[dZeoy  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <Phr`/  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 {^O/MMB\\%  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 SVEA  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 lG^nT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &l}xBQAL  
S$_Ts1Ge6  
template < typename T > -clg 'Aa;.  
struct result_1 N*)8L[7_;  
  { DdZ_2B2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `YU:kj<6  
} ; &#\7w85$  
nsw8[pk  
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: i2R]lE8  
UU~;B  
template < typename T > K~~*M?.Z  
struct   ref H.G^!0j;  
  { ia.B@u1/  
typedef T & reference; [&}<! :9'  
} ; ;%.k}R%O@  
template < typename T > |q b92|?  
struct   ref < T &> GQAg ex)D  
  { .?)oiPW#  
typedef T & reference; <+JFal  
} ; 0J,d9a [1  
 G/;aZ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: zgOwSg8  
b0CaoSWo  
template < typename T > u^.k"46hn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :qKY@-t7H  
  { RpXGgw  
  return l(t) = r(t); &XTd[_VW!  
} 8}b[Q/h!  
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。 ~=]@], {  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 k  5kX  
iYs?B0*JWK  
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 3T^dgWXEG  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: t-m,~IoW  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .Eyk?"^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 BJ2W }R  
最后的布局是: o:\j/+]  
                Add |Dpfh  
              /   \ p%tg->#L  
            Divide   5 5Kxk9{\8  
            /   \ KvOI)"0(  
          _1     3 f;dU72]q+  
似乎一切都解决了?不。 Yzx0[_'u  
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。 P[K T  
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。 tce8*:rNH  
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: mK/P4]9g  
&jd<rs5}  
template < typename Right > } ZGpd9D  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &8L\FAY0%9  
Right & rt) const TTak[e&j3  
  { 3Ya6yz  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'U Cx^-  
} Gf.o{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #u(,#(P'#  
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。 AdW7 vn  
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。 Pu*UZcXY  
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。 |W];v@b\y  
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。 eV}Tx;1|}  
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? RxG./GY  
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: pC Is+1O/  
o fv 1G=P  
template < class Action > %+J*oFwQu  
class picker : public Action S*@0%|Q4r  
  { U MIZ:*j  
public : T<GD!j(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7OHw/-j\  
  // all the operator overloaded nOzT Hg8  
} ; |H@p^.;  
glIIJ5d|,  
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。 IcA~f@  
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: eZ$1|Sj]j  
m(]IxI  
template < typename Right > \,t<{p_Q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xGk4KcxKs  
  { H43D=N&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,6pH *b $  
} N'.+ezZ;h  
|:BYOxAYZ8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > j"8N)la  
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。 1"PE@!]  
)C6 7qY  
template < typename T >   struct picker_maker 9F!&y-  
  { ~[6|VpGc:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !qv;F?2 <g  
} ; k]YGD  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8"^TWzg}L  
  { c17==S  
typedef picker < T > result; )uWNN"  
} ; 3f8Z ?[Bb@  
d69VgLg  
下面总的结构就有了: L@GD$F=<0  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ^2@~AD`&h  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 (Ad! hyE(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 o|C{ s   
至此链式操作完美实现。 4+bsG6i  
Okc*)crw  
8 \Oiv$r  
七. 问题3 4tWI)}+ak  
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。 H4jqF~  
4/_|Qy  
template < typename T1, typename T2 > $Bb/GXn{\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (DAJ(r~  
  { 3/05ee;|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Bk <P~-I  
} j]SkBZgik  
?yK\L-ad  
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: ]aL}&GlHt  
$vz%   
template < typename T1, typename T2 > B[50{;X  
struct result_2 uD3_'a  
  { :"]ei@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $S{j}74[  
} ; cIjsUqKa  
A4h/oMis  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? g.s oN qt=  
这个差事就留给了holder自己。 \$"Xr  
     CVp<SS(  
F{tSfKy2  
template < int Order > L~~Yh{<  
class holder; J K^;-&  
template <> Y?cw9uYB  
class holder < 1 > | &vuK9q  
  { iSHl_/I<  
public : nrBitu,  
template < typename T > <X*8Xzmv  
  struct result_1 :DJ@HY  
  { w4a7c  
  typedef T & result; 5;Xrf=  
} ; *E'K{?-K  
template < typename T1, typename T2 > wt;aO_l  
  struct result_2 xkovoTzV  
  { jfamuu7  
  typedef T1 & result; B?Skw{&  
} ; ;0'v`ob'.?  
template < typename T > Z ngJ9js  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const UepBXt3)  
  { +_Z/VQv  
  return (T & )r; _!zY(9%  
} lfP|+=^B  
template < typename T1, typename T2 > pkx>6(Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vKf=t&gqr  
  { g=Di2j{A  
  return (T1 & )r1; f'dI"o&^/d  
}  Km7  
} ; |sz9l/,lG  
@@jdF-Utj;  
template <> `Fj(g!`  
class holder < 2 > J^4k}  
  { 2wCRT}C  
public : 8n?.w:Y/  
template < typename T > tw66XxE  
  struct result_1 HJmO+  
  { [eRMlSXA  
  typedef T & result; Ay]5GA!W+  
} ; "RLb wm~  
template < typename T1, typename T2 > >Fz$DKr[  
  struct result_2 HV@:!zM  
  { {QID@  
  typedef T2 & result; nKdLhCN'=  
} ; Q1z04m1_y[  
template < typename T > yhaYlYv[_3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c+=&5=i[3  
  { j7&l&)5  
  return (T & )r; {Y Ymt!Ic  
} +zsya4r  
template < typename T1, typename T2 > $]FWpr%)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n9fk{"y'G  
  { ,"o \_{<z  
  return (T2 & )r2; H^G*5EQK  
} pC6_ jIZ  
} ; /V&Y@j  
kN)ev?pQ[  
~6tY\6$9f  
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> >。 YbKW;L&Ff  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8T4J^6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: PJ{.jWwD  
_Gu ;U@  
return l(i, j) = r(i, j); &,zeBFmc  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /!hW6u5  
$Tg$FfD6&  
  return ( int & )i; C7#$s<>TO  
  return ( int & )j; U,'n}]=4A3  
最后执行i = j; :&m(WZ \  
可见,参数被正确的选择了。 #=rR[:M  
7F.,Xvw&@  
s6B@:9  
]G:xTv8  
m| Z)h{&  
八. 中期总结 [C$ 0HW  
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: #_d%hr~d  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $dR%8@.H  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]l%j>Vb!L  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor o0 Ae*Y0  
C1=[\c~jw  
(k?OYz]c  
5 F-Q&  
U:Y?2$#  
h>wU';5#f  
九. 简化 uyj5}F+O  
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。 ;c`B '  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `d8TA#|`  
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: /y}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 V+^\SiM  
  +-*/&|^等 g=)@yZ3>v  
2. 返回引用。 ;bX{7j  
  =,各种复合赋值等 .qZ<ROZ  
3. 返回固定类型。 b|NEU-oy  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) mWh:,[o  
4. 原样返回。 `JR dOe  
  operator, CVm*Q[5s"  
5. 返回解引用的类型。 R:Lu)d>=  
  operator*(单目) 9cLKb  
6. 返回地址。 4Xz|HU?  
  operator&(单目) _#+i;$cO-X  
7. 下表访问返回类型。 'Gk|&^  
  operator[] W;=ZQ5Lw  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \21!NPXH2  
  operator<<和operator>> bu]bfnYi9  
GB#7w82  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 d^7<l_u~ !  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !Ej<J&e  
Rh=h{O  
template < typename Left > Jps!,Mflc  
struct value_return i |t$sBIh  
  { q45n.A6a  
template < typename T > z8o Sh t`+  
  struct result_1 ;.iy{&$  
  { 5q\]]LV>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; TtzB[F  
} ; ?1YK-T@  
Q8_d]V=X:  
template < typename T1, typename T2 > Q-\: u~  
  struct result_2  #u~8Txt  
  { R#0UwRjeF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; % n^]1R#  
} ; \|Mz'*  
} ; di|l?l^l  
Cd4G&(=  
B#=dz,}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait rB4]TQ`c  
G]{)yZ'}  
下面我们来剥离functor中的operator() 7j^,4;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .m .v$(  
' `S,d[~  
return l(t) op r(t) ^Oo%`(D?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) qg_=5s  
return op l(t) /wQDcz  
return op l(t1, t2) {J[0UZ6  
return l(t) op k{; 2*6b0  
return l(t1, t2) op V[~/sc )  
return l(t)[r(t)] Lr`yl$6  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (uSfr]89'  
B{44|aq1|  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 3oh(d. Z  
单目: return f(l(t), r(t)); 1c]GS&(RP  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &W1cc#(  
双目: return f(l(t)); r'&VH]m  
return f(l(t1, t2)); ;X8eZQ  
下面就是f的实现,以operator/为例 4XRVluD%W.  
a$ Z06j  
struct meta_divide =cxjb,r  
  { SJ<nAX  
template < typename T1, typename T2 > 0L'h5i>H)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) V[#jrwhA  
  { )gZ yW  
  return t1 / t2; WHL@]^E@m  
} qTG/7tn "  
} ; \j4TDCs_[  
e7-U0rrE  
这个工作可以让宏来做: _di[PU=Vh  
Au9Rr3n  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ aPRF  
template < typename T1, typename T2 > \ d+8Sypv^4*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; LBTf}T\  
以后可以直接用 iNcB6,++  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 06ZyR@.@v  
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 uT_bA0jK  
(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。。。) lwSA!W  
Z<`QDBN"4  
wtK+\Qnb  
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 yN9/'c~  
Mp}U>+8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > up1kg>i%"  
class unary_op : public Rettype t\ ym4`"  
  { s~3"*,3@  
    Left l; {>9vm!<[*\  
public : `2G 0B@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^)TZHc2a[  
D KR2b`J  
template < typename T > Y f1?3 (0O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >o.4sN@  
      { 5LR k)@t  
      return FuncType::execute(l(t)); umI@ej+D  
    } u{J$]%C   
F8nR.|  
    template < typename T1, typename T2 > *y0TtEd;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 05Ak[OOU>  
      { S3$&}I <  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); BKi@c\Wb  
    } EjrK.|I0  
} ; ",Mr+;;:[  
1 Qln|b8<  
zt6GJ z1q  
同样还可以申明一个binary_op Kqm2TMO]>V  
y2KR^/LN|Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G8}k9?26(  
class binary_op : public Rettype /@ m]@  
  { -V7dSi  
    Left l; \(C6|-:GY  
Right r; UyENzK<%u  
public : ~ 6DaM!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &sJ-&7YZ  
mb,\wZ  
template < typename T > vhvFBx0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }Y:V&4DW  
      { %g:6QS|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); shKTj5s?  
    } $Y,y~4I  
h/k00hD60  
    template < typename T1, typename T2 > xPCRT*Pd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T\q:  
      { 9eBD)tnw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >P@g].Q-  
    } a5cary Z"z  
} ; r'8qZJgm  
gamE^Ee  
a`I \19p]  
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 X lLG/N  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0fu*}v"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8 kvF~d ;  
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。 z9Z4MXl  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \(_(pcl  
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。。。 /*P) C'_M  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2ci[L:U  
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) z.lIlp2:  
下面是修改过的unary_op =U'!<w<-  
9k /L m  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > V_zU?}lZ^  
class unary_op fYSH]!  
  { [4w*<({*  
Left l; LY-,cXm&|  
  zG{P5@:.R  
public : z^vfha  
qA0PGo  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} iYD5~pK8  
sKCYGt$  
template < typename T > hi`[  
  struct result_1 0 30LT$&!  
  { .+A)^A  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; bFjH* ~ P  
} ; ;.'?(iEB  
>dx/k)~~-L  
template < typename T1, typename T2 > `*6|2  
  struct result_2 [;H-HpBaa  
  { kM J}sS  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $GP66Ev  
} ; 60;_^v  
3^[P  
template < typename T1, typename T2 > )xq=V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qk? WX (`B  
  { auga`*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,Qx]_gZ`  
} ~UJ.A<>Fh  
URceq2_  
template < typename T > "iTjiH)Q(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const elAWQEu s  
  { %N)B8A9kh  
  return OpClass::execute(lt(t)); qg{gCG  
} <rtKPlb//  
d(|q&b:  
} ; ~Oa$rqu%m  
A|GtF3:G  
TG[u3 Y4  
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 (?m{G Q  
好啦,现在才真正完美了。 h;,1BpbM  
现在在picker里面就可以这么添加了: )by7 [I0v  
8T1zL.u>q  
template < typename Right > 1~ W@[D  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Lo3N)~5  
  { ?TeozhUY  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); t5%cpkgh4  
} ffG<hclk  
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。 <Xl#}6II  
K fD. J)  
0u1ZU4+EC  
g:z<CSIq/  
kL%ot<rt)w  
十. bind Rjq Xz6  
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。 kh9'W<tE  
先来分析一下一段例子 M2Jf-2  
+9w[/n^,G  
@>HTbs6W  
int foo( int x, int y) { return x - y;} U xBd14-R_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <Cv(@A->  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 l3sF/zkH  
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。 jd](m:eG  
我们来写个简单的。 B~w$j/sWU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1(-!TJ{  
对于函数对象类的版本: lFGuQLuqA{  
nd]SI;<  
template < typename Func > qtExd~E  
struct functor_trait J-hJqR*;K  
  { RNi%6A1  
typedef typename Func::result_type result_type; A#. %7S  
} ; 3]l)uoNt/  
对于无参数函数的版本: -N8rs[c  
rZKfb}ANQ  
template < typename Ret > ^+SE_-+]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > jc&k-d>=G  
  { Y~AjcqS  
typedef Ret result_type; 5p (zhfuG  
} ; _K o#36.S  
对于单参数函数的版本: j|t=%*  
4yxQq7 m,  
template < typename Ret, typename V1 > C(ij_>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > f' ?/P~[  
  { Q#\Nhc  
typedef Ret result_type; a_RY Yj  
} ; riDb !oC  
对于双参数函数的版本: 17 Ugz?  
4rU/2}. q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > hq 3n&/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Nap[=[rv  
  { =6u@ JpOl  
typedef Ret result_type; `}EnY@*h  
} ; krUtOVI  
等等。。。 Vh^y6U<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^ Oh  
XOvJlaY)'.  
template < typename Func > \rS*\g:i  
struct func_return 4j#y?^s  
  { (xHmucmwp  
template < typename T > J].Oxch&y  
  struct result_1 z&6_}{2,]  
  { 8zp?WUb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ./#YUIC  
} ; h[W`P%xZ  
AELj"=RA  
template < typename T1, typename T2 > "+(|]q"W  
  struct result_2 *'>_XX  
  { xDo0bR(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; { ADd[V  
} ; q&25,zWD  
} ; X' `n>1z  
=Hg!@5]H  
mtmC,jnD  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <tD,Uu{P  
O] @E8<?^  
template < typename Func, typename aPicker > lq-KM8j  
class binder_1 &t= :xVn-M  
  { \ %Mcvb.?  
Func fn; 8A#,*@V[  
aPicker pk; @G4Z  
public : o701RG ~)  
Rl Oy,/-<  
template < typename T > g(@F`W[  
  struct result_1 > Vm}u`x  
  { `?z('FV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; " `qk}n-  
} ; Bgxk>Y  
Fi i(dmn  
template < typename T1, typename T2 > (Ceruo S  
  struct result_2 0>28o.  
  { &qx/ZT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1dN/H)]  
} ; L]=]/>jQ6  
bBi>BP =  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} W`[VLi}fe  
_}F& ^  
template < typename T > evyjHcCx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ue}1(2.v  
  { WsHD Ip  
  return fn(pk(t)); fEBi'Ad  
} %r^tZ;; l  
template < typename T1, typename T2 > .#&)%}GC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aT,WXW*  
  { 2XR!2_)O5  
  return fn(pk(t1, t2)); K*:=d }^  
} T\gs  
} ; \'2rs152  
uuM1_nD[  
HM% +Y47a  
一目了然不是么? U^_\V BAk  
最后实现bind bc(MN8b]j  
-C2!`/U  
#w;"s*  
template < typename Func, typename aPicker > n*[ZS[I  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <-1:o*8:}  
  { rZgu`5 <a  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]!TE  
} bPTtA;u  
dk7x<$h-h0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /`m* PgJ  
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。 ;Rv WF )  
o33t~@RX  
十一. phoenix w[GEm,ZC  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Zq 4%O7%  
AWcbbj6Nd  
for_each(v.begin(), v.end(), kwp%5C-S  
( 'd N1~Pa  
do_ #w''WOk@ZG  
[ f>Rux1Je4  
  cout << _1 <<   " , " x_3B) &9  
] Ry +?#P+  
.while_( -- _1), @x1cV_s[  
cout << var( " \n " ) ;L$ -_Z  
) -7!L]BcZ.  
); =Htt'""DN  
p-j6H  
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: +&\. ]Pp  
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 N_92,xI#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {`):X_$T  
那么我们就照着这个思路来实现吧: yV`Tw"p  
GJdL1ptc  
XVN JK-B  
template < typename Cond, typename Actor > 3/gR}\=  
class do_while +X#6 d v$  
  { m ^FKE:  
Cond cd; ?n# $y@U  
Actor act; 3[Q7'\  
public : E,d<F{=8,o  
template < typename T > 29=ob("  
  struct result_1 s/ABT.ZO  
  { 8Y-*rpLy  
  typedef int result_type; o_}?aI~H  
} ; 6D ]fDeH\  
4M%|N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /,S VG1  
t;+b*S6D  
template < typename T > j3&q?1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "$N$:B@U  
  { jOCV)V9}  
  do - "zW"v)\  
    { ;'Hu75ymo  
  act(t); 8GBKFNR 8  
  } E q4tcZ  
  while (cd(t)); #6a!OQj  
  return   0 ; l[~$9C'ji  
} @|cHDltH  
} ; ZklO9Ox(  
|*48J1:1y  
*04}84?:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ekY)?$v3  
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。 6*B%3\z)  
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。 GPni%P#a@0  
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。 5`3 x(=b  
下面就是产生这个functor的类: r?u4[ Oe#  
}8AH/  
kxJs4BY0  
template < typename Actor > 0e&&k  
class do_while_actor 5=*i!c _m  
  { <#8}![3Q  
Actor act; <}RD]Sc$1  
public : HY_>sD  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2ih}?%H8  
Syseiw  
template < typename Cond > _8r'R  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [^GBg>k  
} ; 8 a)4>B  
iz^a Qx/  
` Ft-1eE  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %7 -(c  
最后,是那个do_ tJ_Y6oFm=  
t{B@k[|  
]35`N<Ac  
class do_while_invoker \^0>h`[  
  { ~)#E?:h5  
public : Vo^J2[U  
template < typename Actor > O*/%z r  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +5I5  
  { _QHk&-Lp  
  return do_while_actor < Actor > (act); Y5 ;a  
} Ohgu*5!o  
} do_; J<H]vs  
$,O8SW.O$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? IR]5,K^l  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  z9&j  
最后来说说怎么处理break和continue 1`|Z8Jpocj  
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。 \: F$7 *Ne  
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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