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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda j$5LN.8J  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @$K"o7+]   
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, F1Bq$*'N$w  
_t}WsEQ+P  
5+ MS^H  
$ o#V#  
  class filler b\+`e b8_  
  { fLAw12;^  
public : ;P&OX5~V  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} E q+_&Wk  
} ; w"&n?L  
eGbG w  
@gXx1hEg  
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: b*Q&CL  
GNJj=1Lsd  
R_S.tT!  
?#Q #u|~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2T[9f;jM'  
Xm2z}X(%  
26x[X.C:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1 I",L&S1  
Ef13Q]9|  
&UlWCOo8  
CQDkFQq-dq  
二. 战前分析 eO[b1]WLP  
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。 (0kK_k'T  
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 @2v_pJy^  
2gVm9gAHUd  
2SR:FUV/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); t#eTV@-  
  /* --------------------------------------------- */ Hl |z</*+  
vector < int *> vp( 10 ); 3%=~) 7cF  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); G'aDb/  
/* --------------------------------------------- */ tcog'nAz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }?v )N).kW  
/* --------------------------------------------- */ )IZ~G\Ra'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 2Q:+_v  
  /* --------------------------------------------- */ k~FRD?[u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~2khgZ  
/* --------------------------------------------- */ ^@NU}S):yN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); pIKPXqA  
,U dVNA  
4x[S\,20  
!brf(-sr)  
看了之后,我们可以思考一些问题: t}/( b/VD  
1._1, _2是什么? x `)&J B  
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。 [Cv/{f3]u{  
2._1 = 1是在做什么? I?G :p+  
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。 YQA ,f#  
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。 Q#[9|A9  
l_%6  
g_COp "!~9  
三. 动工 Q6I:"2u1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: n#_$\ p>Yd  
C'}KTXiRW  
W#3Q ^Z?  
b#toM';T  
template < typename T > lG!|{z7+0  
class assignment v)l8@.  
  {  6S*e xw  
T value; ^O<&f D  
public : J|kR5'?x  
assignment( const T & v) : value(v) {} ()Y4v  
template < typename T2 > TKY*`?ct  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,t9^j3Ixg  
} ; y 4I6  
:'3XAntZA  
X=!^] 3zH  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 G{ sOR  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^*8G8'k;$  
4C-jlm)V  
3z)Kz*xr  
Q<'nE  
  class holder dzsmIV+  
  { v7jq@#-   
public : P&)xz7wG  
template < typename T > 1H@>/QC  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +"cq(Y@  
  { (k) l= ]`}  
  return assignment < T > (t); Gh}LlX!w  
} Y*>#T  
} ; =Ja]T~0A  
(\a]"g,]v  
W<$Z=(_v  
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: Iw&vTU=2  
{fF3/tL  
  static holder _1; k*E\B@W>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 wF,UE _  
iH@yCNE"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); VsgE!/>1  
而不用手动写一个函数对象。 qY<'<T4\  
ujaG Ng?,  
Co9QW/'i  
UXugRk%d  
四. 问题分析 V_RTI.3p  
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。 dC $Em@Nb  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 d`nVc50  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 XZJ+h,f  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 OjF_ %5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Ib\iT:AJ  
YN2sd G  
五. 问题1:一致性 wztA3ZL*W1  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| H!nr^l'+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `m>*d!h=  
:x{NBvUIc  
struct holder S\5bmvqP"  
  { B}?5]N==]  
  // ( Qcp{q  
  template < typename T > ~ ! 3I2  
T &   operator ()( const T & r) const " '6;/N  
  { qg!|l7e  
  return (T & )r; ~j5x+yC  
} #iWSDy  
} ; R_68-WO  
wX[8A/JPD  
这样的话assignment也必须相应改动: 2viM)+  
mc_ch$r!  
template < typename Left, typename Right > 9@52Fg ;mj  
class assignment n9A7K$ZD@  
  { Y"Ql!5=  
Left l; ,(?po (']  
Right r; W#BM(I  
public : x~{;TZa[I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5ish\"  
template < typename T2 > {%{ `l-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :GW&O /Yo  
} ; Ucm :S-  
Nwt" \3  
同时,holder的operator=也需要改动: Bj}^\Pc;}  
{>,V\J0p  
template < typename T > !V\Q<So<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %Gj8F4{  
  { '|*?*6q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Yd=a}T  
} 8&~~j7p,  
k^%B5  
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。 )m{Ye0!RD  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 AUNQA  
$m+sNEAa  
return l(rhs) = r; UIAj]  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 x-<)\L&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: gV`=jAE_  
[],1lRYI9_  
template < typename Tp > +|@rD/I6  
class constant_t l)w Hl%p  
  { J.dLPKU;-  
  const Tp t; t|!j2<e  
public : z=_Ef3`M  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \, &co  
template < typename T > \nB8WSvk2W  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4jBC9b}O  
  { <~!Hx+j   
  return t; eKz?"g/j  
} iNWo"=J  
} ; \uq/x^?yo  
!$Tw^$n  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 n;p:=\uN  
下面就可以修改holder的operator=了 f1)x5N  
V$icWu  
template < typename T > D8nD/||;Z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5qkH|*Z3  
  { jfx8EbQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); g'u?Rn 7*J  
} {W~q z^>u4  
pM&YXb?  
同时也要修改assignment的operator() V8wKAj Ux  
:%AL\ n  
template < typename T2 > ;Y mTw  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  4)4+M  
现在代码看起来就很一致了。 ,i6RE  
8kOKwEX  
六. 问题2:链式操作 N2$I}q%  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 c$`4*6  
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。 7,MS '2nz  
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。 X3:XTuV   
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。 c8M2 ^{O,`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct aJe^Tp(  
ww{_c]My  
template < typename T > W$o2 7f  
struct result_1 P^Q[-e{  
  { maY4g&'f  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; k@D0 {z  
} ; I3:[= ,5  
(?kl$~&|  
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: l|+BC  
?D)<,  
template < typename T > TLf9>= OVh  
struct   ref F@!Td(r2  
  { qG/fE'(j&  
typedef T & reference; Hiv!BV|  
} ; wpt='(  
template < typename T > s(LT  
struct   ref < T &> ~i_Tw#}  
  {  6vTo*8D  
typedef T & reference; ,prF6*g+WE  
} ; Q2];RS3.  
qcJft'>F  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 70Yjv 1i  
c$,_>tcP  
template < typename T > `L5~mb;7*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const LrV{j?2@  
  { mNAY%Wn6k  
  return l(t) = r(t); 9 ASb>A2~  
} #4h+j%y[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。 p|/j4@-h  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 NHgjRP z"  
n*'<uKpM  
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 Grz 3{U  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ZC 4*{  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 iH2n.M "  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #Hh^3N  
最后的布局是: LsGiu9~S  
                Add /DO/Tqdfe  
              /   \ 0g<K[mPr7  
            Divide   5 uw7{>9  
            /   \ -g/hAxb5  
          _1     3 N_Af3R1_  
似乎一切都解决了?不。 ^, i>'T  
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。 F'?I-jtI  
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。 ;C/bJEgdd  
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: ixh47M  
O0*e)i8  
template < typename Right > B 2 .q3T  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;#) mLsl  
Right & rt) const x2#qg>`l  
  { s& {Qdf  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PaCzr5!~f  
} jSQ9.%4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >(tn"2  
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。 B)h>8 {  
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。 X0+fsf<H}  
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。 7W9d6i)  
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。 p'?w2YN/  
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? xaKst p  
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: >Dg#9  
i~{ _eQV  
template < class Action > ,Ci/xnI  
class picker : public Action yISD/ g  
  { w*w?S  
public : L1)@z8]   
picker( const Action & act) : Action(act) {} tue/4Q#7  
  // all the operator overloaded I#FF*@oeM  
} ; ftavbNR`W  
n1:v HBM@\  
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。 q1hMmMi  
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: Q7o5R{.oJ  
N 6O8Wn  
template < typename Right > dd7 =)XT+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2#/p|$;Ec'  
  { 2$zU&p7sV  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YY4-bNj[p  
} b}zBn8l  
9<]a!:!^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :Px\qh}K  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 -#A:`/22  
c;I, O  
template < typename T >   struct picker_maker +MO E  
  { M\+*P,i  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~%|G+m>  
} ; xQlT%X;'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > fRg=!<#%  
  { ;? uC=o>Z{  
typedef picker < T > result; _NdLcpBT?  
} ; vU/ D7  
FX,$_:f6Y  
下面总的结构就有了: _8h8Wtif  
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。 'CS.p!Z\  
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。 NyI ;v =  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %W|DJ\l8"  
至此链式操作完美实现。 Dd2Lx&9  
"t&{yBQ0u  
KLt %[$CTi  
七. 问题3 $)e:8jS=  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。  td(M#a-  
VKLU0*2R  
template < typename T1, typename T2 > VZA3IbK}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BSp$F WvT?  
  { h <[+HsI  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `:-J+<`  
} f@:CyB GQ  
j [S`^2  
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: iTNqWU-o  
Gbd?%{Xc-  
template < typename T1, typename T2 > 3BMS_,P  
struct result_2 R~B0+:6  
  { e.6Dl_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `h;}3r#R{  
} ; B$`lY DqaG  
gf$HuCh|  
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? +>3]%i- \  
这个差事就留给了holder自己。 It 2UfW  
    1]/N2&  
,p,Du F  
template < int Order > dB|Te"6  
class holder; u2`xC4>c  
template <> NR/-m7#-  
class holder < 1 > |Odu4 Q  
  { +6%7C C6  
public : l6B.6 '4)w  
template < typename T > &?$\Y,{  
  struct result_1 Cals?u#U=  
  { B {i&~k  
  typedef T & result; &9ki O  
} ; rqvU8T7A  
template < typename T1, typename T2 > oa9)Dv  
  struct result_2 YbvX$/zGu  
  { 5|WOBOh>`&  
  typedef T1 & result; ^L~ [+|  
} ; o?R,0 -  
template < typename T > {qAu/ixp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tvWH04T  
  { `QCD$=  
  return (T & )r; jCWu\Oe  
} 2v|qLf e1  
template < typename T1, typename T2 > rZ866\0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !yCl(XT  
  { Q}uG/HI  
  return (T1 & )r1; O`[]xs  
} *#ompm  
} ; s 4IKSX  
ip5u_Xj ?  
template <> r|8V @.@i  
class holder < 2 > x\;GoGsez  
  { @dhH;gt.I  
public : H5 q:z=A  
template < typename T > Nzc>)2% N  
  struct result_1 >DmRP7v   
  { chwh0J;  
  typedef T & result; vadM1c*z  
} ; n^Au*'  
template < typename T1, typename T2 > 7dhn'TW  
  struct result_2 k <}I<Or  
  { `]yKM0 Z  
  typedef T2 & result; )9pBu B  
} ; s@M  
template < typename T > kOM-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LI$L9eNv;Y  
  { )O-sWh4  
  return (T & )r; sRil>6QR  
} i0&) N,5_  
template < typename T1, typename T2 > %~(~W>^A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n1`T#%e  
  { 9t\ [N/  
  return (T2 & )r2; 0- Yeu5A  
} $pBr &,  
} ; (jneEo=vr  
j) <[j&OWw  
Gm*Uv6?H?  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ht$ WF  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |=OpzCs  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: @>9A$w$H|a  
v*gLNB,ZH  
return l(i, j) = r(i, j); H.;yLL=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `w(sXkeaI  
a:xgjUt&5  
  return ( int & )i; {N@Y<=+:  
  return ( int & )j; 4}PeP^pj  
最后执行i = j; %1@.7 uTN  
可见,参数被正确的选择了。 0<"tl0p_  
:=B[y D!  
nR#a)et  
=1&}t%<X  
OUKj@~T  
八. 中期总结 {9,R@>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: m>+A*M8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Bzwx0c2VY8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 qIUC2,&g  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor zVn*!c  
GHqBnE{B  
hG[4O3jo\  
f#2#g%x  
)m>6hk  
%!W 6<ioW  
九. 简化 rQuOt  
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。 pIrv$^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]b!R-G!gV  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: cEtZ}2,j  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (O<abB(  
  +-*/&|^等 1pl2;!  
2. 返回引用。 :0|Hcg  
  =,各种复合赋值等 u<J2p?`\&`  
3. 返回固定类型。 QDl)92z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %j!z\pa  
4. 原样返回。 cKSfqqPm$"  
  operator, ?\l!]vu*  
5. 返回解引用的类型。 ^S:cNRSW"  
  operator*(单目) <(ubZ  
6. 返回地址。 sd]0Hx[  
  operator&(单目) ($,iAb  
7. 下表访问返回类型。 /:Rn"0   
  operator[] v^57j:sD  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `=PB2'  
  operator<<和operator>> fjF!>Dy  
G<Th<JF)Q  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 k^~@9F5k  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: gA|!$ EAM  
kz3?j<  
template < typename Left > s-Q7uohK  
struct value_return -+`az)lrp  
  { 9 #.<E5:  
template < typename T > |A2W8b {]  
  struct result_1 _-YL!oP  
  { @5JLjCN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; b"*mi  
} ; _?*rtDzIM  
kwDjK"  
template < typename T1, typename T2 > -DbH6u3  
  struct result_2 GC,vQ\  
  { zLE>kK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; AD0ptHUBa  
} ; 1 yxZ  
} ; X=-gAutfE=  
ze-TBh/  
JsHxQ0Tw  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %D`^  
_m) gO/02A  
下面我们来剥离functor中的operator() h0&>GY;i  
首先operator里面的代码全是下面的形式: I%.jc2kK  
& bp#1KR)  
return l(t) op r(t) ~m009  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) f]{1ZU%4  
return op l(t) /7!_un9  
return op l(t1, t2) >;T$#LZ  
return l(t) op 5&G Q=m  
return l(t1, t2) op p3>Q<  
return l(t)[r(t)] mdmZ1:PBM  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] YMd&To0s  
a 5~G  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: dlU JYI  
单目: return f(l(t), r(t)); EIy]qAE:f  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8ItCfbqa6  
双目: return f(l(t)); ?[a7l:3-[  
return f(l(t1, t2)); .I f"'hMY  
下面就是f的实现,以operator/为例 )Gu0i7iN  
F}VS)  
struct meta_divide dM>j<JC=  
  { Cw9@2E'b  
template < typename T1, typename T2 > "^e}C@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /\oyPD`((  
  { ,E n(gm  
  return t1 / t2; \.XT:B_  
} "W3n BaG  
} ; '=Ip5A{S/  
v '"1/% L  
这个工作可以让宏来做: rH [+/&w5  
E.WNykF-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 9Y!0>&o  
template < typename T1, typename T2 > \ =DQdPA\K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ly[\mGr  
以后可以直接用 Q0[CH~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >Rz#g*@E  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 M+;!]tbc3  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Q8M:7#ySji  
w|K(>5nz  
%nG~u,_2f  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 S>vVjq?~l(  
`% #zMS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gz)wUQ|W  
class unary_op : public Rettype f6dE\  
  { cN[ q)ts  
    Left l; CguU+8 ]  
public : zO7lsx2 =  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} OoU'86)  
OLd$oxKR  
template < typename T >  8E.5k@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h!X'SGK  
      { inq4CGY  
      return FuncType::execute(l(t)); 4P-'(4I)  
    } m,"cbJ /  
,_TH@0{   
    template < typename T1, typename T2 > s$+: F$Y0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NL>[8#  
      { lN= m$J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~8n~4  
    } eaZ)1od  
} ; ] _]6&PZXk  
-h^} jP8  
=4w^)'/  
同样还可以申明一个binary_op CoKj'jA  
B[U.CAUn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ? A^3.`  
class binary_op : public Rettype :g]HB ,78  
  { }fa%JN %E  
    Left l; n79DS(t  
Right r; k:HSB</}  
public : ys"mP* wD  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \8@[bpI@g  
;?Y` e  
template < typename T > d9Ow 2KrC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a_}BTkfHa  
      { T/spUlWu  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); D/%b@Ls2ze  
    } [> aoDJ  
K:lT-*+S  
    template < typename T1, typename T2 > sLpCWIy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U K]{]-  
      { k0Vo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); LBiv]3  
    } zLIa! -C  
} ; MWd_ 6XM  
TckR_0LNV  
v2uS 6  
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 oJz:uv8Pe.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 JNA}EY^2I.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) hvv>UC/  
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。 .of:#~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1SJHX1CxX  
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。。。 =LeVJGF  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Wp~4[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) ~sU! 1  
下面是修改过的unary_op V n!az}  
5 xzB1n8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }FdcbNsP  
class unary_op Xta>  
  { eMP Q| W  
Left l; FoelOq6  
  \ ]e w@C  
public : xYkgNXGs5  
V2sB[Mw  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} k`J..f9  
\kJt@ [w%  
template < typename T > 3M:B?2  
  struct result_1 tEs[zo+DR-  
  { X-) ]lAP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @W5hrei  
} ; a^)4q\E  
:tS>D5dz(  
template < typename T1, typename T2 > "GC]E8&>H  
  struct result_2 PAWr1]DI  
  { )GT?Wd  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *t-A6)2  
} ; $}"Wta  
CFrHNU  
template < typename T1, typename T2 > 3,cE/Ei  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u B%^2{uU  
  { c+K=pp@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); uJ5%JB("E  
} 2BU)qv-  
Appz1q  
template < typename T > {*r$m>HpM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <}'B-k9  
  { VNEZBy"F  
  return OpClass::execute(lt(t)); Ru\Lr=9  
} JX,#W!d  
1AkHig,  
} ; YM/3VD  
 rOf  
9h0,L/;\  
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 u|*| RuY  
好啦,现在才真正完美了。 ^3@a0J=F  
现在在picker里面就可以这么添加了: O0*L9C/Q  
pj-HLuZR  
template < typename Right > e8uIh[+ 0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )B5gs%u]  
  { <XcMc<h~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); oZcwbo8  
} d`][1rZk  
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。 &Or=_5Y`  
 G#n)|p  
5z mHb  
c]v3dHE_h  
}Z$G=;3#  
十. bind v2X0Px_  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 F3|pS:  
先来分析一下一段例子 *RE-K36m|u  
|[7$) $  
nZ+5@( *  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Zg f||,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 bRe*(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 S aq>o.  
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。 v?"ee&Y6  
我们来写个简单的。 EKJ4_kkjM  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: E/-Kd!|"  
对于函数对象类的版本: W%ZU& YBc  
3EX&.OL!  
template < typename Func > Gqb-3n gH  
struct functor_trait q@Yt`$VTN  
  { .wOLi Ms  
typedef typename Func::result_type result_type; JkDZl?x5  
} ; 'Mhdw}  
对于无参数函数的版本: W_n.V" hN  
{%~ Ec4r  
template < typename Ret > f]65iE?x  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ewPdhCK  
  { Bo(l!G  
typedef Ret result_type; n\al}KG  
} ; T eTOj|  
对于单参数函数的版本: 9s6lt#?b  
;4#8#;  
template < typename Ret, typename V1 > k3h53QTmC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > L"<Eov6  
  { A;HKR4p;8  
typedef Ret result_type; h#;K9#x6  
} ; i4C b&h^  
对于双参数函数的版本: QjbPBk Q  
vX24W*7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 84\o7@$#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^`5Yxpz  
  { Z`KXXlJ^i  
typedef Ret result_type; m:<3d]L  
} ; d"a7{~l  
等等。。。 7%}}m&A7h  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy uy\+#:44d  
: 2d9ZDyD  
template < typename Func > 5F?g6?j{  
struct func_return /s_$CSiB  
  { pg`;)@  
template < typename T > g7yHhF>%X  
  struct result_1 y+x>{!pw  
  {  +6-!o,(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y9 ' 3vZ  
} ; +~]g&Mf6o  
/kVc7 LC  
template < typename T1, typename T2 > $466? oI  
  struct result_2 xF31%b`z:  
  { 'J2P3t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3goJ(XI  
} ; _j tS-CnO  
} ; aJ@qB9(ZBe  
]}c=U@D,9  
. M $D  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 a{.n(M  
G\AQql(f4  
template < typename Func, typename aPicker > a-5$GvG  
class binder_1 Db:WAjU  
  { dPX>A4wp  
Func fn; IvSrJe[;  
aPicker pk; WF0>R^SpZ  
public : W5g!`f  
+:Zi(SuS]  
template < typename T > X;RI7{fW%X  
  struct result_1 # =3]bg  
  { h /Nt92  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; q0<`XDD`  
} ; EZW?(%b>H  
h2 <$L  
template < typename T1, typename T2 > pU/.|Sh  
  struct result_2 4w[ta?&6B  
  { A+8b] t_k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~'mhC46d  
} ; LvdMx]*SSr  
@h3)! #\ N  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 'm:B(N@+  
7NEn+OI4  
template < typename T > AV! cCQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @SXgaWr  
  { r"{1H  
  return fn(pk(t)); 5E=Odep`  
} mg]dKp  
template < typename T1, typename T2 > Ca|;8ggf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "TI? qoz  
  { fXj  
  return fn(pk(t1, t2)); {}e IpK,+  
} AG2jl/  
} ; c5pG?jr+d  
u6RHn;b  
H_]kR&F8  
一目了然不是么? | w -W=v  
最后实现bind H0 t1& :  
OwUbm0)h^V  
EG6fC4rfC  
template < typename Func, typename aPicker > IgJC>;]u  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) LPF?\mf ^4  
  { &9tsk#bA.g  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @RW%EXKt  
} 5<poN)"  
2T5ZbXc+x  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *ni|I@8  
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。 Cv33?l-8%_  
*^()el,d  
十一. phoenix ]ghPbS@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^lj>v}4fkW  
~ .-'pdz%  
for_each(v.begin(), v.end(), 0jH2. d=  
( Sq%R  
do_ vD t? N9  
[ *fZ'#C~x  
  cout << _1 <<   " , " g= 8e.Y*Fr  
] ?Fu.,srt  
.while_( -- _1), 5N0H^  
cout << var( " \n " ) g> f394j  
) $-73}[UA 4  
); `PfC:L  
]vMft?  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: F_`Gs8- VH  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor iDr0_y*t  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 we3t,?`rk7  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  3@*8\  
u#<]>EtbB  
1)y}.y5S  
template < typename Cond, typename Actor > /2(F  
class do_while d|3[MnU[a  
  { F2=97 =R  
Cond cd; cxV3Vrx@A  
Actor act; gO%3~f!vY#  
public : l"/Os_4O  
template < typename T > Tec6]  :  
  struct result_1 ?fG Y,<c  
  { c9V'Zd#  
  typedef int result_type; {1[8,Ho  
} ; %O k.XBS)  
vHmn)d1pl  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} b.(^CYYQ  
7JbrIdDl|  
template < typename T > `fXcW)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rE 8-MB  
  { Rd/!CJ@g  
  do lCXo+|$?s  
    { 3c)xNXq m  
  act(t); } 2KuY\5\i  
  } uP:'e8  
  while (cd(t)); f|!zjX`  
  return   0 ; 7-)KTBFL  
} ?~"RCZ[;.f  
} ; u-,=C/iU  
^)WG c/  
cVN|5Y   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |yr}g-m  
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。 JXrMtSp\  
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。 Nsb13mlY  
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。 GI/o!0"_  
下面就是产生这个functor的类: S"*wP[d.9  
zKo,B/Ke4  
6Y=)12T  
template < typename Actor > i{.!1i:  
class do_while_actor [||$1u\%  
  { raCxHY  
Actor act; B^Vb=* QRo  
public : c ;VW>&,B  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Onao'sjY  
+m_quQ/ys  
template < typename Cond > $ |AxQQ%f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; h8Gp>b  
} ; "\30YO>\  
[1Rs~T"  
]*).3<Lw  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 NeYj[Q~xy  
最后,是那个do_ 8WMC ~  
+u7mw<A 8  
dXZV1e1b&#  
class do_while_invoker YIfbcR5  
  { ]'{<O3:7  
public : EG,RlmcPp  
template < typename Actor > z[th@!3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const B|tP3<  
  { cOcm9m#  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5=eGiF;0\  
} IsI\T8yfc  
} do_; xGjEEBL  
[dL#0~CL$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? rLVS#M#&e>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 q*>`HTPcU  
最后来说说怎么处理break和continue -g~$HTsGm  
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。 @AJt/wPk  
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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