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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda lnTl"9F  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Dz.U&+*  
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, l46O=?usDX  
Rnj2Q!C2  
)5&Wt@7Kj`  
-^C;WFh8)  
  class filler yl|+D]  
  { P^+Og_$  
public : 7v1}8Uk  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3&_(D)+  
} ; gm4-w 9M[p  
@"Do8p!*(6  
60-LpGhvy  
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: vw3%u+Z&  
a ipvG  
aNfgSo05@n  
$yRbo '-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); NeUpl./b  
N\mV+f3A@,  
L[ rJ7:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :y 0'[LV  
>KC*xa"  
_k _F  
;p1%KmK3  
二. 战前分析 ePB=aCZ  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 4{*K%pv\  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 RQv`D&u_  
ykM(` 1` m  
W>'R<IY4#N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Yr!<O&=  
  /* --------------------------------------------- */  6 5qH  
vector < int *> vp( 10 ); H<dm;cU  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); yP~D."  
/* --------------------------------------------- */ kVZ>Dc2M  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^25$=0  
/* --------------------------------------------- */ ;\( wJ{u?Y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); oQFpIX;\m  
  /* --------------------------------------------- */ 8%I4jL<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); {H"xC~.  
/* --------------------------------------------- */ d(42ob.Tr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); GXJJOy1"!  
zLC\Rc4  
wIL5-k,  
yAXw?z!`O  
看了之后,我们可以思考一些问题: <c^m |v  
1._1, _2是什么? Mt<TEr}7Z=  
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。 5H`k$[3V  
2._1 = 1是在做什么? m>:3Ku  
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。 pOpie5)7X  
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。 ~{oM&I|d8  
VI[ikNpX  
:8jHN_u  
三. 动工 u%3Z +[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i{!i %`"  
p7Gs  
s 3Y \,9\  
x}].lTjD  
template < typename T > s0qA8`Yu  
class assignment #*1\h=bzmW  
  { pX*Oc6.0mu  
T value; $yI!YX&  
public : )!e-5O49r  
assignment( const T & v) : value(v) {} g_5:o 3s  
template < typename T2 > rW&8#&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^1Y0JQ  
} ; 6ZR'1_i6i=  
/0\m;&  
$+R0RqV$V~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 iw12x:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >jq~5HN  
=uIu0_v  
nkSYW]aQ1g  
|*e >hk  
  class holder v](7c2;  
  { m+s^K{k}  
public : CT6a  
template < typename T > I.euuzBgA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :W? 7J"  
  { Yq $(Ex  
  return assignment < T > (t); a)`b;]+9  
} K\`L>B. 1  
} ; U(3{6^>Gc  
hmHm;l  
#-+!t<\  
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: )K4 |-<i  
e3yBB*@  
  static holder _1; A_muuOIcI  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1t WKH  
6OkN(tL&.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #e((F,1z  
而不用手动写一个函数对象。 qHt!)j9GKv  
f.!)O@HzH  
l23_K7  
|-bSoq7t  
四. 问题分析 ?J<Y]  
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。 )F,H(LblH  
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/e-E^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Em N0K'x  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4=9To|U*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #(mm6dj  
559znM=  
五. 问题1:一致性 cor?#  
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?| 6] <~0{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Uvgv<OR`_  
p6$ QTx  
struct holder ;;pxI5  
  { k6_RJ8I  
  // *Em 9R  
  template < typename T > I83ZN]  
T &   operator ()( const T & r) const g4cmYg3  
  { RLOB  
  return (T & )r; ( 1T2? mO  
} (D]l/akP  
} ; 6UXa 5t  
7afD^H%  
这样的话assignment也必须相应改动: zM%ILv4  
(9]`3^_,J  
template < typename Left, typename Right > )sWdN(E3  
class assignment ]X?~Cz/wl  
  { 6?b 9~xRW  
Left l; ??5qR8n.  
Right r; ER~m &JI  
public : 2T3v^%%j  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d?C8rkV'  
template < typename T2 > hPLQ)c?   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } $p30?\  
} ; jFf2( AR  
qMD6LWJ  
同时,holder的operator=也需要改动: w'oP{=y[  
n0q5|ES  
template < typename T > JG @bl  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const gO_{(\w*  
  { h<U<K O  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); gVjI1{WTK  
} &;S.1tg  
o_ka'|  
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。 "PK\;#[W|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 L!s/0kBg  
6*9hAnH  
return l(rhs) = r; +a_eNl,  
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。 Cg<:C?>!p  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: NPc]/n?vDj  
k_?xi OSh  
template < typename Tp > )_N|r$i\  
class constant_t n=!]!'h\:  
  { flDe*F^  
  const Tp t; #D~atgR  
public : >Vz Gx(7q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &0Yv*,4]  
template < typename T > Nv}'"V>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;Nf5,D.D  
  { Q= IA|rN  
  return t; 8##-fv]  
} c+chwU0W  
} ; N)|mA)S)  
IH8^ fyQ`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 m"*j J.MX  
下面就可以修改holder的operator=了 ~H!s{$.5  
OEmz`JJ67  
template < typename T > ?n<b:oO  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const WtOpxAq  
  { dYV'<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); KLD)h,]  
} ^*(*tS|M  
\x?q!(;G2  
同时也要修改assignment的operator() o&}!bq]  
Z]f_? @0  
template < typename T2 > ? RL[#d+y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } o}H7;v8H  
现在代码看起来就很一致了。 FG]xn(E  
R&}"En`$s  
六. 问题2:链式操作  x~p8Mcv  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }pOL[$L  
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。 JW[y  
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。 (XW\4msB)I  
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。 Gq%q x4  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct MzZYzz  
{"|P  
template < typename T > x<^+nTzN  
struct result_1 e0iE6:i  
  { 9}p>='  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; lnuf_;0  
} ; +-tvNX%IJ  
N~7xj?  
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: u!I Es  
Yd]y`J?#  
template < typename T > -6lsR  
struct   ref al>^}:  
  { Cm@e^l!  
typedef T & reference; ct,B0(]  
} ; {A2EGUmF2  
template < typename T > `x=W)o }  
struct   ref < T &> .B 2?%2S  
  { B-Bgk  
typedef T & reference; E"d\N-I  
} ; :|cC7, S  
g'2'K  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5(BB`)  
v4M1uJ8  
template < typename T > TZ#(G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7&oT} Z  
  { *sNZ.Y:.  
  return l(t) = r(t); cp D=9k!*K  
} * V;L|c  
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。 Uc oVp}vl  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 f#4,2Xf  
#4hxbRN  
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 BET3tiHV  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +/!kL0[v  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @tv3\eD  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "},0Cs  
最后的布局是: [C1 .*Q+l  
                Add &f12Q&jY7  
              /   \ {+D 6o  
            Divide   5 p)_v.D3i  
            /   \ P-B3<~*i!  
          _1     3 5R^e  
似乎一切都解决了?不。 }M3f ?Jv  
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。 >%qk2h>  
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。 [!^Q_O  
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:  :{#%_^}k  
-e#~CE-  
template < typename Right > 8:W," "  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +rT%C&ze  
Right & rt) const syuW>Z8s  
  { 9 \2<#,R1q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Gk"o/]Sf  
} jg2 UX   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 XwI~ 0  
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。 !m7`E  
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。 Cxn<#Kf\-<  
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。 q?R)9E$h  
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。 X<pg^Y0  
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? %[1\d)  
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: c~_nO d  
g43j-[j)  
template < class Action > r>!$eqX_  
class picker : public Action HIK" Ce  
  { U[4Xo&`  
public : "c0I2wq  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s^atBqw,  
  // all the operator overloaded }]dK26pX  
} ; -4rXOmiA  
= [N= mC  
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。 nRP|Qt7>  
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: }OQaQf9V{  
hxCSE$f4  
template < typename Right > bc+~g>o  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const kAu-=X  
  { #hp 7@ Tu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gD13(G98  
} [uJfmrEH  
pKxsK^O5[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > aw%iO|M_  
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。 k-:wM`C  
(D\7EH\9,]  
template < typename T >   struct picker_maker q=EHB5!q  
  { R6(sWN-  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &:>3tFQSH  
} ; 6 5%WjO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Z[ NO`!<  
  { Q)/V >QW  
typedef picker < T > result; S'%|40U  
} ; ^"\3dfzKM  
<W>T!;4!  
下面总的结构就有了: ifXGH>C  
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。 *?JNh;  
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。 jkQ%b.a  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 VRb+-T7"  
至此链式操作完美实现。 -ho%9LW%|  
`{Jo>L .  
2l4*6rYa(  
七. 问题3 8gHOs#\  
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。 s|`ZV^R  
xg;o<y KF  
template < typename T1, typename T2 > bQvhBa?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  &Hi;>  
  { TQ,KPf$0U  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); f`gs/R  
} 8PB 8h  
u_Wftb?9  
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: {!L25  
V JJ6q  
template < typename T1, typename T2 > m]?C @ina  
struct result_2 \) FFV-k5  
  { sQXj?5!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6IPQ}/l  
} ; xXRlQ|84  
ng{ "W|  
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? Z1y=L$t8  
这个差事就留给了holder自己。 \-W|)H  
    Q1'4xWu  
r$cq2pkX  
template < int Order > 4G_At  
class holder; 3FgTM(  
template <> CX}==0od  
class holder < 1 > $<s;YhM:u)  
  { J Q% D6b  
public : 7C>5XyyJ  
template < typename T > L)z`  
  struct result_1 1EemVZdY  
  { +B&,$ceyaJ  
  typedef T & result; '* eeup  
} ; ?/1Eu47  
template < typename T1, typename T2 > K(3_1*e  
  struct result_2 )j+G4  
  { | zyO;  
  typedef T1 & result; vveL|j  
} ; nJhaI  
template < typename T > (3Dz'X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o()No_.8H  
  { d=DQS>Nz  
  return (T & )r; VsQ~Y,7  
} Fz{T;  
template < typename T1, typename T2 > SMn(c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'Z8=y[l  
  { #8/pYQ;  
  return (T1 & )r1; V^%P}RFMc  
} }pJLK\  
} ; asZ(Hz%  
EXEB A&*  
template <> 4de:hE   
class holder < 2 > "j/jhe6  
  { <<Q}|$Wu  
public : c0v6*O)  
template < typename T > mXOY,g2w  
  struct result_1 U}R (  
  { V0G"Z6  
  typedef T & result; ( u^`3=%n  
} ; +A-z>T(  
template < typename T1, typename T2 > #GuN.`__n,  
  struct result_2 LEC=@) B  
  { I&9Itn p$  
  typedef T2 & result; '\% Kd+k  
} ; E}g)q;0v|2  
template < typename T > Q;?rqi ,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ih<.2  
  { _$P1N^}Zs  
  return (T & )r; 0^83:C ^{  
} 7V2xg h!W  
template < typename T1, typename T2 > O?$]/d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?Q~o<%U7  
  { IAi|4,y_L  
  return (T2 & )r2; /@?lV!QiO  
} [.'9Sw  
} ; J3XrlSc  
Tn"^`\m  
uE,g|51H/  
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> >。 tF:AqR: (~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: w_P2\B^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: R.Kz nJ  
6E{(_i  
return l(i, j) = r(i, j); /8wfI_P>M"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) slQEAqG)B  
_>E=.$  
  return ( int & )i; @y2cC6+'t  
  return ( int & )j; oc"7|YG  
最后执行i = j; \DcO .`L  
可见,参数被正确的选择了。 "i,ZG$S#E  
,Bs/.htQj  
Ip |=NQL>  
abw5Gz@Ag  
6xLQ  
八. 中期总结 wpg7xx!  
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: Ot{~mMDp  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5><T#0W?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :3[;9xCHj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  }=d}q *  
"j8`)XXa(  
0"{-<Wot}  
\U>|^$4 #5  
G_`Ae%'h  
|RL\2j|  
九. 简化 w!jY(WK U  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 PlR$s  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 e5d STc`  
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: H 3so&_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =~TPrO^  
  +-*/&|^等 ?&=JGk^eJ  
2. 返回引用。 "?^#+@LV  
  =,各种复合赋值等 M<r]a{Yv  
3. 返回固定类型。 Gkm {b[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) c8Nl$|B  
4. 原样返回。 aVZ/e^kk-  
  operator, ?}U?Q7vx@@  
5. 返回解引用的类型。 tL M@o|:  
  operator*(单目) gwbV$[.X  
6. 返回地址。 Z*'<9l_1  
  operator&(单目) |G/U%?`  
7. 下表访问返回类型。 eV"s5X[$  
  operator[] (}rBnD  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 HWFL u  
  operator<<和operator>> s Fx0  
9)>+r6t  
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。 ECk3Da  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]xGpN ]u  
 niyI$OC  
template < typename Left > Za]~[F  
struct value_return vX_;Y#uD  
  { ?R_fg  
template < typename T > A b+qLh&?  
  struct result_1 ^VEaOKMr  
  { V -_MwII-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $o/i / wcj  
} ; ~])Q[/=p  
R'pfA B|!  
template < typename T1, typename T2 > M+I9k;N6&  
  struct result_2 ,/&|:PkS  
  { JNo[<SZb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^<_rE-k  
} ; CjEzsjqe<I  
} ; mWU d-|Ul  
h]vEXWpG]  
:!^NjO  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Wt.['`c<  
7K1_$vd  
下面我们来剥离functor中的operator() [+L!c}#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: RKZBI?@4  
i-9W8A  
return l(t) op r(t) jX0^1d@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) <fE ^S  
return op l(t) R@#xPv4o%  
return op l(t1, t2) eVd:C8q  
return l(t) op G#ELQ/Q  
return l(t1, t2) op $y{.fjy3  
return l(t)[r(t)] ;p7R~17  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] u@tH6k*cBz  
-hq^';,  
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: 7yjun|Lt}X  
单目: return f(l(t), r(t)); I>q!co9n  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); H^dw=kS  
双目: return f(l(t)); J#5V>7G  
return f(l(t1, t2)); m6'9Id-:L  
下面就是f的实现,以operator/为例 b7'l3mQjk  
%{rPA3Xoy  
struct meta_divide ]^8CtgC  
  { {-Gh 62hDg  
template < typename T1, typename T2 > SAdo9m'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) wR,}#m,  
  { ' 6)Yf}I  
  return t1 / t2; O{\%{XrW  
} K{,'%|  
} ; Vl3-cW@p  
Z>l|R C  
这个工作可以让宏来做: @6Lp $w  
W)'*Dcd  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ xm5?C>vu(  
template < typename T1, typename T2 > \ eeBW~_W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; gW<4E=fl  
以后可以直接用 RF;[:[*W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) WX]O1Y  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 EdTL]Xk  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) olr-oi`4C  
Yf/e(nV  
+43~4_Oj  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ^Ku]8/ga  
l`uMtv/Wp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > + )z5ai0m  
class unary_op : public Rettype 2.N)N%@  
  { YQyI{  
    Left l; `,]_r 4~ ~  
public : K#'$_0.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^I yYck'y+  
u'k+t`V&  
template < typename T > [LQOP3f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A@Lr(L  
      {  ?!<Q8=  
      return FuncType::execute(l(t)); 7yXJ\(6R_  
    } lMG+,?<uK&  
1GIBqs~-  
    template < typename T1, typename T2 > X&h?1lMJ /  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PVIZ Y^64  
      { EZzR"W/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); f*A B Im  
    } mU  
} ; 3ZI:EZ5  
cNN0-<#c  
fUfd5W1"  
同样还可以申明一个binary_op aOd|;Z  
KJv%t_4'F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !@wUAR Q  
class binary_op : public Rettype {$5g29  
  { w{u,YM(Q  
    Left l; f$9|qfW'$  
Right r; +>%51#2.Q  
public : 8'_MCx(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;(jL`L F  
?3qp?ea  
template < typename T > >56fa6=3@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WW+ F9~S  
      { XR 3 dG:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); >I<}:=   
    } ]N;n q  
mq:WBSsV  
    template < typename T1, typename T2 > US=K}B=g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )Vrp<"v  
      { ` AD}6O+x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?m+];SJk  
    } wjZ Q.T!  
} ; Gy;Fe=  
zGNW5S9G  
mlLqQ<  
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 'n1$Y%t  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .{ZJywE<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) J7C?Z  
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。 SSTn |  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *M*WjEOA  
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。。。 xWqV~NnE  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :475FPy]  
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) <}h <By)  
下面是修改过的unary_op $tI<MZ&Z  
J] w3iYK  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )siW c_Z4  
class unary_op Xit@.:a;  
  { Nd_A8H,&B  
Left l; e M5-v-  
  n%G[Y^^,  
public : G@Sqg  
Z!Z{Gm3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} a(*"r:/lD  
)f8;ze  
template < typename T > k3e6y  
  struct result_1 6V ncr}  
  { G<k.d"<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; mPqK k  
} ; :-<30LS $  
?'|GGtvm  
template < typename T1, typename T2 > 0%%y9;o  
  struct result_2 =cb!2%?}  
  { 5O]ZX3z>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WNb2"W  
} ; \x:U`T  
\IYv9ScAx  
template < typename T1, typename T2 > Vgkj4EE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FGie*t  
  { >R_m@$`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \ykA7Y%  
} 6d6Dk>(V  
K7.ayM 0  
template < typename T > 3-6MGL9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [` }w7  
  { PFx.uqp  
  return OpClass::execute(lt(t)); 2L[!~h2  
} 2<h~: L  
`QRXQ c  
} ; auX(d -m  
bA2[=6  
"w0~f6o  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug X8}\m%gCU  
好啦,现在才真正完美了。 *GY8#Az  
现在在picker里面就可以这么添加了: =Ti@Y  
z_'!?K{  
template < typename Right > i%F2^R@!q/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const rZ5xQ#IA  
  { ?(Tin80=r  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =./PY10'  
} >?)_, KL  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 (CH6Q]Wi_!  
yiXb<g+B  
aIQC[ry  
^c9_F9N  
6[RTL2&W  
十. bind 1JdMw$H  
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。 ~Ym*QSD  
先来分析一下一段例子 0H.bRk/P+  
kka{u[ruA  
$;} @2U   
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0-aaLC~Z>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #O,w{S  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !};Ll=dz  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Z%LS{o~LK.  
我们来写个简单的。 _A& [rBm|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Z+EZ</'(a  
对于函数对象类的版本: QmGK! H>3  
xh CQ Rw  
template < typename Func > uPN^o.,/.  
struct functor_trait I![/bwObG  
  { } _];yw  
typedef typename Func::result_type result_type; Wd(|w8J{a  
} ; *SI,K)BP  
对于无参数函数的版本: v0(}"0  
VKu_ l  
template < typename Ret > <0hVDk~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > K4E2W9h  
  { `1Md1e:J  
typedef Ret result_type; sh0x<_  
} ; Q%!xw(  
对于单参数函数的版本: 7<(U`9W/q  
hH-!3S2'  
template < typename Ret, typename V1 > 59:kL<;S-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > "R-j  
  { oRcP4k;d=  
typedef Ret result_type; 4T"L#o1  
} ; r8N)]Hs ZH  
对于双参数函数的版本: )ezkp%I5D  
5 ';[|f  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;9fWxH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > EV* |\ te  
  { -iW>T5f  
typedef Ret result_type; S;iD~>KP  
} ; !B{(EL=g  
等等。。。 qC& xuu|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4DP<)KX  
OI:=>Bk  
template < typename Func > 0$Zh4Y  
struct func_return )@y'$)5s  
  { &gC)%*I 4  
template < typename T > @m:' L7+  
  struct result_1 ;[g~h |{6  
  { t4~?m{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'u%_Ab_H  
} ; qX6zk0I a  
VC Ay~,  
template < typename T1, typename T2 > dvY3=~'  
  struct result_2 sT<h+[2d  
  { '&gUAt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j\Fbi3H  
} ; ZD$I-33W  
} ; G%i&C)jZ  
~"wnlG-:  
[{T/2IGq  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %4#ChlXB  
ntL%&wY  
template < typename Func, typename aPicker > 673G6Nk  
class binder_1 :'fK`G 6  
  { {+kWK;1  
Func fn; L+lye Ir'  
aPicker pk; @Y(7n/*  
public : _$HCNFdh  
xs "\c7pC  
template < typename T > $SniQ  
  struct result_1 G&M)n*o  
  { >%_i#|dE>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]i `~J  
} ; rXe+#`m2  
bOV]!)o  
template < typename T1, typename T2 > Nii5},  
  struct result_2 z!~{3M  
  { )D]LPCd[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -*?{/QmKb  
} ; {w99~?  
REk^pZ3B  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Dl}va  
5hAs/i9_  
template < typename T > V0F1X s`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )$2h:dw_  
  { aprgThoD  
  return fn(pk(t)); A2fuNV_  
} ,/Y$%.Rp  
template < typename T1, typename T2 > K5+ONA<c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G)9`Qn  
  { S8]YS@@D   
  return fn(pk(t1, t2)); Vt4,?"  
} w /CD-  
} ; EixAmG  
m W4tW  
;, u7)  
一目了然不是么? u$x'P <b  
最后实现bind #)KQ-x,  
l-[5Zl;"  
&+pp;1ls  
template < typename Func, typename aPicker > yf e4}0}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Yb>A?@S  
  { ~T'$gl  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); M j |"+(  
} 1 swqs7rR|  
z8w@pT  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <d3N2  
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。 l`AA<Rj*O-  
v;R+{K87  
十一. phoenix *3!ixDX[r  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6 Zv~c(   
1Q??R }  
for_each(v.begin(), v.end(), CK} _xq2b  
( `[.4SIah  
do_ xy<)zKp  
[ e&XJK*Wf   
  cout << _1 <<   " , " ]=0$-ImQ@x  
] m9 f[nT  
.while_( -- _1), nA XWbavY  
cout << var( " \n " ) JztSP?  
) u=!n9W~"  
); o_%gFV[q  
Zk 9i}H  
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: H-Or  
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 KH76Vts  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5B+I\f&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: n%:&N   
g 2&P  
$8Y|& P  
template < typename Cond, typename Actor > Qx}hiv/  
class do_while X0gWTs  
  { 3!KEk?I]  
Cond cd; }Fgp*x-G  
Actor act; &$E.rgtg  
public : )u(Dqu\t  
template < typename T > bmGtYv  
  struct result_1 GxcW^{;  
  { 8AVG pL  
  typedef int result_type; :l?/]K  
} ; 5Lm<3:7Q+  
3r,^is  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} c9N5c  
e't1.%w  
template < typename T > .2:S0=xt<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z?tw#n[T  
  { F6 c1YI[  
  do 5Gsjt+ o  
    { [+Y;w`;Fq  
  act(t); SB2Ij',  
  } e` D?x1-  
  while (cd(t)); ?o6\>[O  
  return   0 ; CaqMLi%  
} lC(g&(\{  
} ; l>:\% ol  
wZ =*ejo  
K+J fU J  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~ 'L`RJR  
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。 E'4 dI:  
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。 :\8&Th}Se  
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。 $ACD6u6  
下面就是产生这个functor的类: 0}y-DCuQ  
@jevY81)  
%oEvp{I  
template < typename Actor > x$\w^h\F  
class do_while_actor h|t\rV^  
  { ~`Xu 6+1o  
Actor act; xKC{P{:  
public : @Tg +Kt  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} eMV@er|  
8 |iMD1  
template < typename Cond > tM;S )S(=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; P_3U4J  
} ; G`r*)pdm  
QHuh=7u)  
E?Ofkc$q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 j8"2K^h=  
最后,是那个do_ /Jci1o  
9 ]W4o"  
w_eUU)z  
class do_while_invoker o|0QstSCl  
  { [ O"8Tzr  
public : =3Hv  
template < typename Actor > 9K`uGu  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ``4lomz>  
  { xg2 &  
  return do_while_actor < Actor > (act); M,b^W:('4  
} GBsM?A:  
} do_; tug\X  
*X4$'LSx1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &k2nt  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 YKsc[~ h  
最后来说说怎么处理break和continue &,B91H*#  
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。 Z6vm!#\  
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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