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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda tR,&|?0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7$l!f  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ._uXK[c7P  
YQ&Ww|xe  
^11y8[[  
6i6m*=h  
  class filler 9Dq^x&z(  
  { P,|%7'?Y  
public : ]>33sb S6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} JfJLJ(}  
} ; [=})^t?8  
;PO{ ips  
c==5cMUg  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ne=?'e4  
_NfdJ=[Xh  
\lJCBb+k  
/YP,Wfd%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); BP&T|s  
zT\nj&7  
[ p+]H?(A  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (V:z7  
 =V- ^  
8gQg#^,(t  
V!Px975P  
二. 战前分析 ScgaWJ  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 xp!M A  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 56;^ NE4  
:6 , `M,  
% Rv ;e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e;M#MkP7  
  /* --------------------------------------------- */ qSg#:;(O  
vector < int *> vp( 10 ); J <"=c z$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); y_>l'{w3^  
/* --------------------------------------------- */ n#2tFuPE  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^~3u|u  
/* --------------------------------------------- */ 0^H"eQO  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^ZxT0oaL  
  /* --------------------------------------------- */ w)# Lu/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); " vW4"R6  
/* --------------------------------------------- */ LFzL{rny!U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); xppl6v(  
BwLggo  
@>r3=s.Q  
gQ < >S  
看了之后,我们可以思考一些问题: o =oXL2}  
1._1, _2是什么? S,ENbP%0r  
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。 ~HFqAOr  
2._1 = 1是在做什么? ;;^OKrzWW  
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。 >TB"Ez09  
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。 [MQU~+]  
<}\!FuC  
t",=]k  
三. 动工  iI!MF1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: DRDn;j  
6.!aJJLN  
I@$cw3  
#~_ZG% u  
template < typename T > |61W-9;  
class assignment 5f~49(v]  
  { c Y C@@?  
T value; qG]G0|f  
public : \aEarIX#*  
assignment( const T & v) : value(v) {} AHo4% 5  
template < typename T2 > ?M}W ;Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } M$jU-;hRH  
} ; _d[4EY  
_Q**4  
g< F7UA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &>@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment C[-M ~yIL  
Jq5](F!z  
K P1;u#v  
T3_3k. ,|  
  class holder sp-){k  
  { lpy( un  
public : 7f$ hg8  
template < typename T > 8wi2&j_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m0}1P]dc  
  { 0qCx.<"p8#  
  return assignment < T > (t); [P3].#"]M=  
} PnUYL.v  
} ; !_No\O  
aqw;T\GI+~  
 )S8fFV  
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: l_ES $%d  
&OM e'P  
  static holder _1; e5GJ:2sH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6T qs6*  
7)i6L'r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -p-<mC@<&S  
而不用手动写一个函数对象。 (lz Z=T  
oMUyP~1  
apkmb<  
_Nx#)(x  
四. 问题分析 o^\L41x3  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 C$<['D?8  
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。 1MPn{#Ff  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J"$Y`;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @ptE&m  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 S^ ,q{x*T  
&gr)U3w  
五. 问题1:一致性 3d>3f3D8;  
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?| e8Y;~OAj[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Fv )H;1V  
s"xiGp9  
struct holder #cAX9LV  
  { ev LZ<|  
  // 0dKv%X#\  
  template < typename T > wn&5Ul9Elb  
T &   operator ()( const T & r) const UNC%<=  
  { $q%l)]+  
  return (T & )r; hmG^l4B.T  
} 7rZE7+%]  
} ; uto E}U7]  
FQgc\-8tm  
这样的话assignment也必须相应改动:  {ch+G~oS  
z~f;5xtI  
template < typename Left, typename Right > {S Oy-  
class assignment ~stG2^"[  
  { m~<<ok_  
Left l; u&Lp  
Right r; 1UwpLd  
public : S#|dmg;p  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )Bb:?!EuEH  
template < typename T2 > rQ:+LVfXjA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z{ AF8r  
} ; "Xz[|Xl  
b-"kclK  
同时,holder的operator=也需要改动: Ltrw)H}  
AB0>|.  
template < typename T > +*')0I  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .zQ'}H1.C  
  { 'k1vV  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); px~:'U  
} .}4^b\   
lI&5.,2MP  
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。 ro8c-[V  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;&~9k?v7L  
,mY3oyu  
return l(rhs) = r; rF:l+I]  
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。 <AN=@`+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: C U 8s*  
: 6|nXL  
template < typename Tp > j +u3VP  
class constant_t O ,Sqh$6U  
  { }%lk$g';  
  const Tp t; [izP1A$r#Q  
public :  ()`cW>[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7+c}D>/`:  
template < typename T > )N}.n2Y8W  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const enB 2-)< K  
  { E8Y(C_:s  
  return t; |j w{7\+  
} v9K=\ j  
} ; f$I$A(0P  
y=k!>Y|E  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8oxYgj&~X  
下面就可以修改holder的operator=了 ig}H7U2q@  
_2 Hehw  
template < typename T > 8HxtmFqG  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const pY"&=I79tb  
  { &3~_9+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); zYZ^/7)  
} ^3 6oqe{  
eZ`x[g%1  
同时也要修改assignment的operator() $:!L38[7$  
0WO-+eRB/  
template < typename T2 > )>+J`NFa  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _Y 8RP%  
现在代码看起来就很一致了。 {u@w^ hZ$  
O[|prk,  
六. 问题2:链式操作 u[b0MNE~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 h5p,BRtu  
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。 `ZELw=kLL  
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。 nR#'BBlI  
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。 -D^.I  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +|c1G[Jh  
eGE[4Z  
template < typename T > ~H\1dCW  
struct result_1 #Ab,h#f*7  
  { {+  @M!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /`H{ n$  
} ; G}N T[  
d.:.f_|  
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: a$2 WL g,  
VcpN PU6  
template < typename T > _a&Mk  
struct   ref <v+M~"%V  
  { O tD!@GQ6  
typedef T & reference; Q|&Wcxq2!  
} ; cjyb:gAO  
template < typename T > $?Z-BD1  
struct   ref < T &> > a"4aYj  
  { VU ,tCTXz  
typedef T & reference; ("T8mt[w>  
} ; 6,j&u7  
:!WKD@]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -h1FrDBt  
~9h/{$  
template < typename T > ^h~oxZJw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const r3mQoTvnv  
  { vI1UFD D  
  return l(t) = r(t); 5nh:S0M6V  
} -gR }^D   
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。 qytH<UB  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 z3|)WS^  
j`LvS  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 V(6GM+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \rPT7\ZA  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _^Yav.A=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 a/s6|ri`0  
最后的布局是: ; +%|!~  
                Add O$$$1VHYo  
              /   \ NUb:5tL  
            Divide   5 $,DX^I%!  
            /   \ 0{zA6Xu  
          _1     3 ,W:Bh$%  
似乎一切都解决了?不。 e_z"<yq  
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。 hJasnY7  
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。 ` 8OA:4).  
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: QCVwslj,K  
ppXt8G3% x  
template < typename Right > w?Nx ^)xX  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const A_xUP9g@?  
Right & rt) const 9!UFLZR  
  { ," ~4l&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O({vHqN>  
} MsLQ'9%Au  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 wML5T+  
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。 UCDvN  
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。 u[yUUYe  
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。 ?KF.v1w7  
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。 {H$m1=S  
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? GFmVR2z_+  
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: w 7Y>B`wm?  
97~*Z|#<+  
template < class Action > .>bvI1  
class picker : public Action qw mZOR#  
  { dX>l"))yR  
public : '@ C\,E  
picker( const Action & act) : Action(act) {} pGhA  
  // all the operator overloaded 3t^r;b  
} ; L?~-<k  
^"hsbk&Yu  
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。 ^d[ s*,i?  
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: p@x1B &Z  
hp6%zUR  
template < typename Right > wU= @,K  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2 bQC 2  
  { {S;/+X,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }iF"&b0n"  
} \/ 8 V|E  
Gkq<?q({t  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > d}e/f)(  
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。 J;S@Q/s  
a}]zwV&  
template < typename T >   struct picker_maker $Y Cy,Ew   
  { |=CV.Su  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Tr@}  
} ; //\UthOT  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &:ib>EB03=  
  { 3kl\W[`?  
typedef picker < T > result; \hcb~>=C  
} ; ;}=[( eqA  
(HZzA7eph  
下面总的结构就有了: V3]"ROH  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 C)Ez>~Z  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ?[K \X  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ND|!U#wMNV  
至此链式操作完美实现。 DTw3$:  
3%$nRP X  
1]l m0bfs  
七. 问题3 |( =`l  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 .5PcprE/  
3#@ETt0X(  
template < typename T1, typename T2 > &bO0Rn1F  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xo46L\  
  { 38hAg uZX  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Im\{b=vT  
} c>*RQ4vE  
@'yD(ZMAz  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Y=#g_(4*  
s)~6 0c  
template < typename T1, typename T2 > '[h|f  
struct result_2 X)K3X:~L+  
  { 5YG?m{hyn_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; f/:XIG  
} ; =Qcz:ng  
{t;{={$  
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? b6k'`vLA  
这个差事就留给了holder自己。 v!pT!(h4  
    p^U:O&U(  
2@ <x%T  
template < int Order > N?'V,p 0=  
class holder; M8,W|eTM  
template <> -H%806NAX7  
class holder < 1 > u K`T1*_  
  { aiKZ$KLC  
public : |W/_S^C  
template < typename T > 0O,l rF0'  
  struct result_1 4ZK8Y[]Lv  
  { wM;9plYlw0  
  typedef T & result; xM/B"SG2  
} ; i 7fQj, q  
template < typename T1, typename T2 > [V5ebj:6w  
  struct result_2 Bk~lE]Q3c7  
  { ,\|W,N}~  
  typedef T1 & result; &a>fZ^Y=k  
} ; T{iv4`'  
template < typename T > <[H1S@{W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f3+@u2Pv  
  { f@R j;R~Jp  
  return (T & )r; >!OD[9  
} WJ9=hr  
template < typename T1, typename T2 > 8- ?.Q"D7%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Asn7 ;x0;  
  { ov=[g l  
  return (T1 & )r1; Fvy__ qcHi  
} n0T\dc~  
} ; u(7PtmV[!  
5_ @8g+~  
template <> m q`EM OH  
class holder < 2 > iR9 $E  
  { _91g=pM   
public : 8xQ5[Ov  
template < typename T > zUM;Qwl  
  struct result_1 *N .f_s  
  { DAG2pc8zA  
  typedef T & result; ?=B$-)/  
} ; gc 14%  
template < typename T1, typename T2 > S=>54!{`x  
  struct result_2 S;[*5g6a&x  
  { &i8AB{OU  
  typedef T2 & result; Y. ]FVq  
} ; 4+od N.  
template < typename T > 1Z?en  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :h tOz.  
  {  iK$)Iy0  
  return (T & )r; 'b#`8k~>  
} ysV0Ed  
template < typename T1, typename T2 > k[]B P4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %X Jv;|  
  { zo-hH8J:  
  return (T2 & )r2; Bf$YwoZov  
} Vf#X[$pc/  
} ; W>Eee?  
#YM5P  
,F7W_f# @3  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 {H+~4XG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _uuxTNN0x*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \ %Er%yv)  
{(@M0?  
return l(i, j) = r(i, j); ^[no Gjy  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) c(. 2D  
IcMfZ {H1  
  return ( int & )i; {)j3Pn  
  return ( int & )j; a$p?r3y  
最后执行i = j; wK+%[i&,  
可见,参数被正确的选择了。 N/QTf1$  
Z~o6%_xe  
\WG6\Zg0A  
|*5Kfxq  
?(el6J}  
八. 中期总结 Xm./XC  
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: P08=?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +1R?R9^Fw  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 n 0_q-8r  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bT<if@h-  
n}MW# :eJe  
Yy6Mkw7X  
)-q#hY  
:c@v_J6C&  
5F{NPKa Q  
九. 简化 TU4"7]/{M  
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。 QS:dr."k  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 eAh~ `  
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: `LU[+F8<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Eg&xIyRmm  
  +-*/&|^等 ct+ ;W  
2. 返回引用。 g5X;]%:  
  =,各种复合赋值等 ;uj&j1  
3. 返回固定类型。 QFMR~6 ?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) F!*u}8/_!  
4. 原样返回。 duCxYhh|  
  operator, <R)%K);  
5. 返回解引用的类型。 XdX1GH*C  
  operator*(单目) fvn`$  
6. 返回地址。 DD`Bl1)  
  operator&(单目) &~ of]A  
7. 下表访问返回类型。 O4w6\y3U  
  operator[] ?AC flU_k  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +eSNwR=  
  operator<<和operator>> *Y"Kbn 6  
dWbSrl  
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。 eg Ml(~D  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: RKoM49W  
jC3ta  
template < typename Left > EkotVzR5  
struct value_return !sWKi)1  
  { m20:{fld  
template < typename T > hK F*{,'  
  struct result_1 .?T,>#R  
  { 6)i4&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $VOSd<87  
} ; HriY-=ji>a  
:.wR*E  
template < typename T1, typename T2 > .J0s_[  
  struct result_2 $+CKy>  
  { hTZ&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Lc.=CBQ  
} ; 0 @]gW  
} ; G`H4#@]  
] TY$  
{j$:9  H  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2P3,\L  
[B<htD&  
下面我们来剥离functor中的operator() iI T7pq1  
首先operator里面的代码全是下面的形式: I`k%/ei38  
WzD=Ol  
return l(t) op r(t) 1iNq|~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Vwxb6,}Z  
return op l(t) P2la/jN  
return op l(t1, t2) {m%]`0  
return l(t) op f793yCiG  
return l(t1, t2) op zh8\ _> +  
return l(t)[r(t)] +9LIpU&5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] HK_Vk\e  
^n Gj 7b  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Hw"Lo Vh  
单目: return f(l(t), r(t)); <'WS -P%U  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); M_ *KA  
双目: return f(l(t)); S7i,oP7  
return f(l(t1, t2)); 8EbJ5wu/%S  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?|4Y(0N  
%gBulvg  
struct meta_divide CK[w0VCT  
  { ,#n$YT7  
template < typename T1, typename T2 > N@}5Fnk-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 90g=&O5@O  
  { 1eod;^AP9  
  return t1 / t2; XT2:XWI8  
} Fpe>|"&  
} ; qPal'c0  
}6S~"<Ym  
这个工作可以让宏来做: 2bIP.M2Fs  
fkKk/M> 1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .J=<E  
template < typename T1, typename T2 > \ CuT~ Bj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~ 9Xs=S!  
以后可以直接用 ENoGV;WG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -/^a2_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 [f._w~  
(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。。。) 3[_zz;Y*d  
HNXMM  
+\s32o zg  
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 6gr?#D -F  
b*5Yy/U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Gl am(V1  
class unary_op : public Rettype MBp,! _Q6  
  { ~F)[H'$A  
    Left l; :~"Dwrui  
public : O@9<7@h+Nl  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} oItEGJ|  
<GdQ""X  
template < typename T > 4hl`~&yDf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z4!Y9  
      { FaA'%P@  
      return FuncType::execute(l(t)); n]nb+_-97  
    } Z'Uc}M'U  
Fu%D2%V$/  
    template < typename T1, typename T2 > i!yu%>:M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VbU*&{j  
      { Nbyc,a[o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); xZ=6  
    } 0,{tBo  
} ; "pA24Ze  
&$H7vdWNy  
RyuI2jEy  
同样还可以申明一个binary_op NzBX2  
0&21'K)pW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z5tOsU  
class binary_op : public Rettype (Ts#^qC  
  { ]=ubl!0=:  
    Left l; S+*%u/;l  
Right r; m)\wbkC  
public : A_pcv7=@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sKCfI]  
<>l!  
template < typename T > g&]n:qx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -a+oQP]O  
      { R? Ys%~5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); jhx@6[  
    } @Jh;YDr`A  
]DJ] L=T7  
    template < typename T1, typename T2 > 5f}GV0=n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |V dr/'  
      { k$d+w][  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (@(rz/H  
    } LX%UkfA9  
} ; ^630%YO  
(?ofL|Cg(  
e$Npo<u  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 vyhxS.[9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9{- Sa  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -]Mbe2;  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 nW"ml$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4*9WxhJ ]0  
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。。。 6 _n~E e  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 b!l/O2 G  
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) Jc9BZ`~i  
下面是修改过的unary_op 3:B4;  
_/pdZM,V  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %CaF-m=Pq  
class unary_op x6iT"\MO  
  { ^v+7IFn  
Left l; j"Y5j B`  
  d{FD.eI 0  
public : >XU93 )CX  
@\)a&p]a  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }'c@E0"  
z@tIC^s  
template < typename T > y&(R1Y75  
  struct result_1 p}K\rpvJpu  
  { $ 0Up.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; s9 .nU  
} ; <x->.R_  
:/6gGU>pu  
template < typename T1, typename T2 > dt1,! sHn  
  struct result_2 )K>2  
  { =5D@~?W ZG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z.{r%W{2  
} ;  $hgsWa  
y0b FzR9  
template < typename T1, typename T2 > <pp<%~_Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X)^&5;\`  
  { \CKf/:"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); a";xG,U  
} !<AY0fpY  
=7P(T`j  
template < typename T > # fkOm Y7X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~'3hK4  
  { !1{kG%B=  
  return OpClass::execute(lt(t)); ZNjqH[  
} f<K7m  
j87IxB?o  
} ; 1v"r8=Wt  
\*x=q20  
=2tl149m/z  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug uJ_"gPO  
好啦,现在才真正完美了。 @;T?R  
现在在picker里面就可以这么添加了: <cx,Z5W  
.:?cU#.  
template < typename Right > 6H:'_|G  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Xw<5VIAHm;  
  { 3^%sz!jK+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); h8-'I= ~  
} -_xC,dwK  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ;d{lvKk  
h 1 `yW#%  
t1%<l  
Q"QL#<N  
.!`v2_  
十. bind +E-f  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 WC ZDS>  
先来分析一下一段例子 uL[%R2  
:1(UC}v  
/`YbHYNF[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8C4 =f  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 O,A}p:Pgs  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 l0g`;BI_  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Da WzQe=  
我们来写个简单的。 /c9%|<O%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1WbawiG}  
对于函数对象类的版本: J"W+9sI0  
@[] A&)B  
template < typename Func > cc|"^-j-7  
struct functor_trait G ?&T0  
  { e)x;3r"j  
typedef typename Func::result_type result_type; jpW(w($XL  
} ; t 9Dr%#  
对于无参数函数的版本: 76M`{m  
M_monj}Z  
template < typename Ret > eOI#T'5  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  cojbuo  
  { 8OW504AD  
typedef Ret result_type; h1uD>heGl  
} ; c$w}h[  
对于单参数函数的版本: q7'[II;  
TV&4m5  
template < typename Ret, typename V1 > {aRZBIv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Vy:MK9U2  
  { Z<t(h=?  
typedef Ret result_type; B%e#u.'6  
} ; %M_5C4&6  
对于双参数函数的版本: B,dHhwO*l  
+iL,8eW  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 05>xQx?"m4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > FII>6c  
  { R.+yVO2  
typedef Ret result_type; {<_9QAS  
} ; iTq~ ^9G  
等等。。。 hm5A@Z   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )xMP  
8;r7ksE~  
template < typename Func > Q, !b  
struct func_return {=Ku9\  
  { v8L&F9 o  
template < typename T > +v}R-gNR  
  struct result_1 (KDv>@5  
  { w'b|*_Q4Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xp>p#c  
} ; /`Wd+  
Hx]{'?   
template < typename T1, typename T2 > G$buZspL'd  
  struct result_2 389puDjy  
  { `*1059   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^9Je8 @Yu  
} ; "[LSDE"(  
} ; VC6S4FU4K  
@$(/6]4p  
tR]1c  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 # Y*cLN`Y7  
jSj (ZU6  
template < typename Func, typename aPicker > }Pj3O~z  
class binder_1 1jhGshhp  
  { 1K;i/  
Func fn; $*Q_3]AY]  
aPicker pk; $K,6!FyBa  
public : ^5l4D3@E  
CbA2?(1o1  
template < typename T > $ZPiM  
  struct result_1 5^\f[}  
  { `[+nz rLkO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; y/}>)o4Q  
} ; 3t4_{']:/  
"16-K%}  
template < typename T1, typename T2 > Czs4jHTa`  
  struct result_2 82X}@5o2  
  { Q.Kr;64G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; srN>pO8u~  
} ; #6tb{ws3  
ly d[GfJ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;5P>R[p  
fQ&:1ec  
template < typename T > hOX$|0i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Cz\(.MWNZ  
  { $UZ4,S?V  
  return fn(pk(t)); 35;)O -  
} BHwQB2t gc  
template < typename T1, typename T2 > cs?@Ri=g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !8|]R  
  { up~l4]b+  
  return fn(pk(t1, t2)); X`ifjZ9}d  
} t:X[Blw3$  
} ; GLe(?\Ug=  
*mM+(]8US  
bT@7&  
一目了然不是么? V;Zp3Qo!  
最后实现bind fNi&1J-/  
Hy<4q^3$G  
><X!~by  
template < typename Func, typename aPicker > TA}z3!-y*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Qhnz7/a9  
  { >8 V;:(nt  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g#V3u=I8~  
} d0b--v/  
2O|o%`?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 FxKb  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 DlR&Lnv  
6qK0G$>  
十一. phoenix `he{"0U~S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: p;VqkSQ76  
N,w;s-*  
for_each(v.begin(), v.end(), qVFz-!6b  
( % 8kbX  
do_ qFV=P k  
[ =L$};ko  
  cout << _1 <<   " , " J ,fXXi)J  
] y @AKb  
.while_( -- _1), S{Au%Rs  
cout << var( " \n " ) zjh&?G]:G  
) '[p~| mX  
); _[V.%k  
u pf7:gk +  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: [?BmW {*u.  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 2I:vie  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 b9(d@2MtK  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Y#c11q Z  
E~zLhJTUL'  
&L-y1'i=j  
template < typename Cond, typename Actor > PZO7eEt8  
class do_while @ -JD`2z  
  { q<}5KY  
Cond cd; ^Y xqJy  
Actor act; ?Z] }G  
public : o><~.T=d&  
template < typename T > _c%]RE  
  struct result_1  UJoWTx  
  { c?d+>5"VX  
  typedef int result_type; 4i[3|hv'  
} ; {R[lsdH(X  
0-g,C=L  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} K+H?,I  
Z>a_vC  
template < typename T > r3w.$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5SX0g(C  
  { 71Ssk|L  
  do u *z$I  
    { 1z~;c|  
  act(t); @l&5 |Cia  
  } %yQ-~T@  
  while (cd(t)); *ZGQ`#1.X6  
  return   0 ; x}1(okc  
} ~SJOynSz,  
} ; ~@z5Ld3xz  
@P"q`*  
)G ,LG0"-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Z8k O*LYv  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 QA.B.U7!  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 < V"'j  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 .F)b9d[?  
下面就是产生这个functor的类: ~m uVQ  
V:!fe+ Er  
Px=/fO G  
template < typename Actor > +F 6KGK[  
class do_while_actor 6%ID*  
  { uGLVY%N  
Actor act; HqOSQ<-Fo  
public : Q-}oe Q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8dUwJ"<5  
nAd 4g|  
template < typename Cond > 7G%`ziZ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; xzMa[D4(  
} ; `X^ 4~6/q  
[fR<#1Z  
yN~=3b>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "6pjkEt4  
最后,是那个do_ ;pb~Zk/[,w  
8.jd'yp*J  
V* fDvr0  
class do_while_invoker pa+^5N  
  { h+.^8fPR   
public : V85a{OBm,8  
template < typename Actor > C(iA G  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Li Qs;$V  
  { IwFg1\>  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,X\z#B  
} J;"XRE[%5  
} do_; gNs@Q !  
1 EC0wX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? FL/y{;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 % C6 H(  
最后来说说怎么处理break和continue FPFt3XL  
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。 9z_Gf]J~  
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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