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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda tl><"6AIP  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <<i3r|}  
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, ap{2$k ,  
O9g{+e`  
\[jq4`\$  
D5:{fWVsV/  
  class filler 7}vg.hmZ  
  { @DZB9DDR  
public : CT1ja.\;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2AtLyN'.  
} ; jK' N((Hz  
^D<r  
Ur5FC r  
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: Zc!@0  
e'=MQ,EWd  
+3&z N(  
qA!]E^0*Ke  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ei6AV1| p  
h;-yU.(w  
q+[Sb G&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 H)>@/"j;  
#( 1j#\  
b*FC\ :\  
Le*.*\  
二. 战前分析 59#lU~Kv  
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。 ?gwUwOV"  
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 !vk|<P1  
mWyqG*-Hb  
#vzEu )Ul  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !YP@m~  
  /* --------------------------------------------- */ n_B"- n  
vector < int *> vp( 10 ); La@ +>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }sx_Yj  
/* --------------------------------------------- */ hAm`NJMSO  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); I8QjKI (  
/* --------------------------------------------- */ l983vKr  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %/>Y/!;  
  /* --------------------------------------------- */ 9 JWa$iBH@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Rcawc Y  
/* --------------------------------------------- */ JXw^/Y$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~j-cS J3  
#Jna6  
HmZ{L +"  
uio@r^Xz  
看了之后,我们可以思考一些问题: KL ?@@7  
1._1, _2是什么? :Dd$i_3=  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 +n7?S~R$  
2._1 = 1是在做什么? l27\diKPJ  
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。 TuW/N L|  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 1Jj Y!  
CEC nq3  
YFTjPBV  
三. 动工 w=}uwvn NX  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Nr0 (E   
9{$'S 4  
HFqm6|  
4<x'ocKlD  
template < typename T > /'hCi]b@v  
class assignment \T;\XAGr  
  {  ru`U'  
T value; 9W8]8sUeG  
public : nN~~cV  
assignment( const T & v) : value(v) {} gN>2xnh'm  
template < typename T2 > r@{~ 5&L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^+ wD43  
} ; r)T:7zy  
W;1|+6x  
Q0\0f  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 jn: NYJv  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @G:V  
Hk7q{`:N  
zz^F k&  
5P .qXA"D  
  class holder >j{z>  
  { 6&!&\  
public : &*s0\ 8  
template < typename T > !bC+TYsU  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (o J9k[(  
  {  `juLQH  
  return assignment < T > (t); .>(Q)"v  
} 1RKW2RCaW_  
} ; :0/q5_t  
< Z|Ep1W  
oxj3[</'k  
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: a"av#Y  
i_kE^SSgm  
  static holder _1; 0I{gJSK.,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 xP=/N!,#  
](B@5-^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $O{duJU  
而不用手动写一个函数对象。 s!9dQ.  
|8bq>01~  
fgj^bcp-  
'<R>E:5  
四. 问题分析 !6G?zipB  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 j&UMjI9[  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 "/]| Hhc{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 YUf1N?z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b7/AnSR~Jt  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 A!vCb 8(TX  
+p8BGNW,  
五. 问题1:一致性 P"lBB8\eku  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ;Efcw[<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 F3oQ^;xB  
+f0~D(d!_  
struct holder +x]9+D&  
  { lc6i KFyG  
  // h8 G5GRD  
  template < typename T > /j"sS2$U  
T &   operator ()( const T & r) const ^>?CMcN4*  
  { AkU<g  
  return (T & )r; ?%O3Oi Xz  
} j$da8] !  
} ; QR">.k4QJ  
jEz+1Nl)  
这样的话assignment也必须相应改动: .P$IJUYO  
I5AO?BzJ  
template < typename Left, typename Right > T<-=nX  
class assignment ?4CNkk=v  
  { Cv)/7vyB8  
Left l; (]*H[)F/  
Right r; q4UA]+-*  
public : =N);v\ Q$!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O9(r{Vu7u  
template < typename T2 > `Y40w#?uW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0)m8)!gj  
} ; LwuF0\  
@mt0kV9  
同时,holder的operator=也需要改动: \uG`|D n  
-xg2q V\c  
template < typename T > uE=$p)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const m6 s7F/  
  { ]v G{kAnH  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); CnN9!~]"  
} qP!P +'B  
S<nq8Ebmw  
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。 mqfO4"lt  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 c~ <1':  
$[@0^IJq=K  
return l(rhs) = r; hIJ)MZU|  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ~^)^q8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zVv04_:  
jy2IZ o  
template < typename Tp > /cFzotr"9  
class constant_t Fk=}iB#(  
  { Hqz?E@bc@  
  const Tp t; Wk4.%tpeO7  
public : G+*cpn  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f DgD@YCD  
template < typename T > %m{U& -(l@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const kJs^ z  
  { i;PL\Er:tX  
  return t; I/x iT  
} iF+RnWX\  
} ; p3^jGj@  
>i,iOx|E-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %ICglF R  
下面就可以修改holder的operator=了 )<4_:  
\nrP$  
template < typename T > Q}A=jew  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const t@?u  
  { SKY*.IW/Z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9=dkx^q  
} FZpKFsPx  
pL1s@KR  
同时也要修改assignment的operator() Lp:6 ;  
>n.z)ZJ  
template < typename T2 > m:Go-tk  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >x:EJV   
现在代码看起来就很一致了。 fvo<(c#Y#  
gd@p|PsS^  
六. 问题2:链式操作 |`yZIY_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +$z]w(lbT  
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。 t@bt6J .{  
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。 o5Rz%k#h  
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。 0>6DSQq~t(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \[wCp*;1}  
mZ0J!QYk  
template < typename T > pF=g||gS  
struct result_1 H ;@!?I  
  { y@ek=fT%4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \6j^k Y=  
} ; "u' )g&   
\Mx JH[  
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: @fn6<3  
GtI6[ :1t  
template < typename T > &;q<M_<  
struct   ref NSLVD[yT  
  { iT )WR90  
typedef T & reference; q(z7~:+qNr  
} ; eTE2J~\  
template < typename T > &b C}3D  
struct   ref < T &> sJr5t?  
  { KAA3iA@>+  
typedef T & reference; ^Ip3A  
} ; 3=4SGt5m  
1|y$~R.H  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <ZPZk'53<f  
+S{  
template < typename T > Db03Nk>#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \ a-CN>  
  { Fq,N  
  return l(t) = r(t); ddpl Pzm#  
} |DG@ht  
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。 ')PVGV(D+  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !r&Bn6*  
\%_ZV9cKF  
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 r)l`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: nTnRGf\T  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )BV=|,j  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9fVj 8G  
最后的布局是: ?AsDk~3  
                Add w^VSj%XH!  
              /   \ whkJpK(  
            Divide   5 L=1 ~ f-  
            /   \ $-pbw@7  
          _1     3 b 6W#SpCF  
似乎一切都解决了?不。 !QC<n/  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 T[Q"}&bB  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Gi$gtLtN h  
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: bejGfc  
!;}2F-  
template < typename Right > P\B3 y+)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const LdTIR]  
Right & rt) const ,?b78_,2  
  { /mbCP>bcG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5j [#'3TSU  
} Sb<\-O14"  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _-a|VTM  
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。 QPg2Y<2  
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~QMR-bz  
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。 23E 0~O  
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。 5d 5t9+t  
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? hLA;Bl  
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: Ggd lVi 2  
1Ii| {vR  
template < class Action > ph^4GBR   
class picker : public Action IRB& j%LA  
  { %-^}45](q  
public : 9/;{>RL=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} cF.mb*$K  
  // all the operator overloaded Qb@eK$wo}  
} ; K\sbt7~  
g X/NtO %  
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。 {[3YJkrM  
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: k:0P+d  
%]jQ48^R  
template < typename Right > BMjfqX  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const i:k-"  
  { >(tO QeN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o>u!CL<  
} IA4+ad'\E  
9v?V  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > X% J%A-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。 4I ,o&TK  
pN k8! k  
template < typename T >   struct picker_maker 7\/u&  
  { I@PJl  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,8`O7V{W  
} ; #:W%,$ 9\P  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |Y{PO&-?r  
  { B!`\L!  
typedef picker < T > result; 3/tJDb5  
} ; q!2<=:f  
;Uk!jQh  
下面总的结构就有了: u%aFb*  
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。 E4m:1=Nd~]  
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。 .;Z.F7{q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5&%fkZ0  
至此链式操作完美实现。 j];G*-iv{  
Kw*~W i  
bA+[{  
七. 问题3 V85.DK!  
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。 yM17H\=  
C 38XQLC  
template < typename T1, typename T2 > `(T!>QVW+g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4 m $sJ  
  { SY8U"Qc;9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); R9E6uz.j  
} `t9.xB#Z  
b6Xi  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: nk>8SW^  
q (1r<2  
template < typename T1, typename T2 > _=T]PSauI  
struct result_2 + o{*r#  
  { f-]><z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; G|V\^.f<  
} ; (olLB  
TPqvp|~2  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? aZxO/b^j  
这个差事就留给了holder自己。 r$?Vx_f`Q  
    i"fCpkAP  
;r=?BbND?  
template < int Order > 1O9$W?)Q  
class holder; S ]b xQa+  
template <> N.n1<  
class holder < 1 > H\f/n`@,G  
  { ,N;v~D$Y  
public : h;}ODK(.  
template < typename T > }(cY|  
  struct result_1 .hgH9$\  
  { U[Nosh)hu\  
  typedef T & result; "<T ~jk"u  
} ; mCG;[4gM  
template < typename T1, typename T2 > tKX}Ok:V%  
  struct result_2 Ir>2sTrm  
  { BWohMT  
  typedef T1 & result; {)uU6z {'  
} ; @oA0{&G{  
template < typename T > ,aYU$~o#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0ZT 0  
  { *CT.G'bQX  
  return (T & )r; Bj+wayMi  
} PgTDjEo  
template < typename T1, typename T2 > ktWZBQY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PMsC*U,oe  
  { _4Ii5CNNU  
  return (T1 & )r1; ~Q_F~0y  
} oB3q AP  
} ; 0hb/`[Q  
5C* ?1& !  
template <> CJ:uYXJJ:z  
class holder < 2 > /xF 9:r  
  { 6VGo>b;  
public : -2z,cj&E{  
template < typename T > "C& Jwm?  
  struct result_1 9G+y.^/6  
  { z=[l.Af_  
  typedef T & result; "TUPYFK9  
} ; |C|:i@c H  
template < typename T1, typename T2 > a /QIJ*0  
  struct result_2 D|"sE>  
  { @N]5&4NL  
  typedef T2 & result; V3 qT<}y|  
} ; s v6INe:  
template < typename T > .dt#2a_5q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d~3GV(M  
  { XS3{R   
  return (T & )r; aDXpkG0E  
} i{P%{hVb  
template < typename T1, typename T2 > kO jEY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +fPNen4E  
  { Pb3EnNqYbM  
  return (T2 & )r2; Z%KL[R}^w;  
} 4YBf ~Pp  
} ; ~.FnpMDY  
.:T9pplq  
\?r$&K]4  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 a4:`2  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &bn*p.=G  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: #0jSZg^,"  
M&eQ=vew.  
return l(i, j) = r(i, j); *1i?6$[ "  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +J%6bn)U  
W3"vTZJF  
  return ( int & )i; k"0%' Y  
  return ( int & )j; QZ#3Bn%B5  
最后执行i = j; :l4^iSf  
可见,参数被正确的选择了。 ysL0hwir  
j-j'phK  
RFhU#  
gYRqqV  
MPqY?KF  
八. 中期总结 *h>OW  
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: /j$$0F>s7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 b_q! >&c  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 tsB.oDMP  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor mf+K{y,L  
`CPZPp,l6`  
O.]_Ry\OXA  
 3&O% &  
"sdcP8])d  
<.;@ksCPW{  
九. 简化 vM5k4%D  
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。 (H'_KPK  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 GOUY_&}tL  
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: /\6}S G;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Hf;RIl2F  
  +-*/&|^等 5T7_[{  
2. 返回引用。 $:qI&)/  
  =,各种复合赋值等 11PLH0  
3. 返回固定类型。 3S;>ki4(0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) yjeqv-7  
4. 原样返回。 I|GV :D  
  operator, J11dqj  
5. 返回解引用的类型。 @>d&5}F_>{  
  operator*(单目) pZyb  
6. 返回地址。 GjG{qR  
  operator&(单目) c& 9+/JYMo  
7. 下表访问返回类型。 [3Wsc`Q  
  operator[] 'SsPx&)l  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 P9 W<gIO  
  operator<<和operator>> S~]8K8"sT  
n P0Ziu'{  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 }w;Q^EU  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: B)_!F`9  
E|KLK4 ]  
template < typename Left > BnY\FQ)K  
struct value_return V5hp Y ]  
  { qpluk!  
template < typename T > \r:m({G  
  struct result_1 ,{#RrF e  
  { 5JJg"yuY"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; l|4xKBCV]  
} ; H[>klzh6 !  
X; e`y:9  
template < typename T1, typename T2 > CUAg{]  
  struct result_2 KfJ c  
  { 7vB9K_wCI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ctnAVm  
} ; \c5#\1<  
} ; 'p4da2%  
BaNU}@  
jM|YW*zNZ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `kaR@t  
a!s.850@  
下面我们来剥离functor中的operator() ymzPJ??!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <z~2d  
HYa$EE2  
return l(t) op r(t) hlABu)B'1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) j TB<E=WC  
return op l(t) 4GmSG,]  
return op l(t1, t2) 4]|9!=\  
return l(t) op ~ wJ3AqNC?  
return l(t1, t2) op wj5qQ]WC  
return l(t)[r(t)] 2 zmQp  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] mR!&.R?  
Q6s5#7h'"  
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: r7]?g~zb  
单目: return f(l(t), r(t)); mjkw&2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3Vb=6-|  
双目: return f(l(t)); LOyCx/n  
return f(l(t1, t2)); r1^m#!=B  
下面就是f的实现,以operator/为例 5bGjO&$l  
J?|K#<%  
struct meta_divide hi4h0\L!}  
  { ;r0|_mnf  
template < typename T1, typename T2 > 0|K/=dh5+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4EaS g#  
  { .O@q5G  
  return t1 / t2; {7ZtOe  
} O?4vC5x  
} ; [F BCz>  
5kRwSOG%'  
这个工作可以让宏来做: ~%8Q75tn.  
_k"&EW{ Ii  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ qCxD{-9x{  
template < typename T1, typename T2 > \ % RBI\tj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; O=!)})YG  
以后可以直接用 c"QkE*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) h1G*y  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Cnc\sMDJ\B  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ,&zjOc_v  
 01UR  
^J*G%*  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 {{4p{  
1b %T_a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {YO%JTQ  
class unary_op : public Rettype p'uqh e X  
  { f3%^-Uy*b  
    Left l; +UpMMh q  
public : 7am/X.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >TQBRA;'  
GP7) m  
template < typename T > >TY5ZRB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vS24;:f  
      { "`$'tk[  
      return FuncType::execute(l(t)); 7/U<\(V!g  
    } s&QBFyKtJ  
3Q!J9t5dc  
    template < typename T1, typename T2 > 8KL_PwRX_f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |)72E[lL  
      { 7gdU9c/q,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )68fm\t(  
    } ou,=MpXx*  
} ; 8y 4D9_{  
-'p@ lk  
GJ^]ER-K  
同样还可以申明一个binary_op hB GGs  
*n|0\V<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tci%=3,)  
class binary_op : public Rettype nTlv'_Y(  
  { &T|&D[@  
    Left l; u8k{N  
Right r; BJ.8OU*9]S  
public : h<^:Nn  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U<,Kw6K  
UmD-7Fd  
template < typename T > %&=(,;d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rJc)< OZjT  
      { G=bP<XF  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7)(`  
    } V^$rH<  
v(Zi;?c  
    template < typename T1, typename T2 > Sfoy8<j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rM >V=|9,  
      { F#}1{$)% /  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); N;`[R>Z~  
    } K9qEi{[  
} ; Jr>S/]"  
Vw;ldEdx  
V.gY1   
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  \#+2;L  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >*t>U8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <K=B(-~  
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。 z)Q^j>%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! kFIB lPV  
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。。。 ng&EGM  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 QY\wQjwuW  
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) D>7_P7]y  
下面是修改过的unary_op l;Wy,?p  
,<P[CUD&&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *A1TDc$  
class unary_op }jY[| >z  
  { cVHE}0Xd(  
Left l; 548 [! p4  
  3P^gP32  
public : )x:j5{>(  
tj^:SW.0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S_ -QvG2  
"k1Tsd-  
template < typename T > =@jMx^A"  
  struct result_1 %`\_l  
  { mv%:[+!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,pa&he  
} ; |Q)w3\S$  
<sCq x/L  
template < typename T1, typename T2 > !E:Vn *k;  
  struct result_2 ,fG_'3wb  
  { 4bFVyv  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R5;eR(24G  
} ; `Ig2f$}  
5f*'wA  
template < typename T1, typename T2 > vsz^B :j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b;{"lJ:+Z  
  { ?6YUb;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ExP25T  
} j]l}K*8(  
FeeWZe0i  
template < typename T > )< a8a@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G* ~*2>~  
  { HFx"fT  
  return OpClass::execute(lt(t)); eW*ae;-  
} >eTgP._  
oJJ k  
} ; 2SPFjpG8n  
=O'%)Y&  
]|La MMD  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug hCvLwZ?LF  
好啦,现在才真正完美了。 Ufe  
现在在picker里面就可以这么添加了: :9 iOuu  
m3xj5]#^$  
template < typename Right > ?M-8Fp3 +  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^\kHEM|5v  
  { (`y|AOs  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); y3[)zv  
} b G5  
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。 = 4WZr  
{ZM2WFpE  
zu*G4?]~h  
e, 0I~:  
sAN:C{  
十. bind v?TJ!o  
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。 g#%FY1xp  
先来分析一下一段例子 E,"btBg  
MirBJL  
8Gg/M%wq9U  
int foo( int x, int y) { return x - y;} G{Enh<V  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 DD$P r&~=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 27 TZ+?  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 .d!*<`S|  
我们来写个简单的。 n9/0W%X>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: HWfX>Vf>}k  
对于函数对象类的版本: ,Y8X"~{A  
h5JwB<8  
template < typename Func > r4ttEJ-jG  
struct functor_trait zomNjy*  
  { 'CO[s.03  
typedef typename Func::result_type result_type; jL%}y1m?  
} ; 5_C#_=E  
对于无参数函数的版本: (4f9wrK  
"3oU (RA  
template < typename Ret > 7-IeJ6,D  
struct functor_trait < Ret ( * )() > |< FCt-U  
  { M*6@1.n  
typedef Ret result_type; NP'DuzC  
} ; 4"(zi5`e  
对于单参数函数的版本: OLup`~  
G(\1{"!  
template < typename Ret, typename V1 > }~'Wz*Gm  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > hsO.521g  
  { d@f2Vxe7  
typedef Ret result_type; ;OJ0}\*iP8  
} ; swq!S p  
对于双参数函数的版本: T|2%b*/  
V@'S#K#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "[S 6w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > gbf=H8]  
  { . \0=1P:  
typedef Ret result_type; z ;Nk& <?  
} ; R./6Q1  
等等。。。 {1DYXKe  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy jF_I4H  
",V5*1w  
template < typename Func > TPFmSDq  
struct func_return f:&OOD o  
  { "]V|bz o0a  
template < typename T > * .VZ(wX  
  struct result_1 1+}Ud.v3VW  
  { V>92/w.fe  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mM{v>Em2K#  
} ; ~Fb?h%w  
swL|Ff`$  
template < typename T1, typename T2 > k\%v;3nBK  
  struct result_2 9,eR=M]+:  
  { g9Gy3zk=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r$Qh`[<  
} ; K)\gbQ|  
} ; 4H)" d  
_N';`wjDY  
xG/qDc  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 t+J6P)=  
}c5`~ LLK  
template < typename Func, typename aPicker > :]Qx T8B  
class binder_1 `3oP^#  
  { ^(vd8&71  
Func fn; ?+=|{{l  
aPicker pk; yvisoZX  
public : j1+Y=@MA  
zL8A?G)= M  
template < typename T > @2*6+w_Ae  
  struct result_1 tgA |Vwwk  
  { 7!nAWlQ&-E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Hvo27THLo  
} ; Y{tuaBzD  
/y|r iW  
template < typename T1, typename T2 > bR,Iq}p  
  struct result_2 JhIK$Ti  
  { p;=(-4\V}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (k&aD2PH  
} ; 0*@S-Lj^c  
D+""o"%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jloyJ@ck  
M[_I16s  
template < typename T > TN`:T.B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0Jh:6F  
  { ~U+'3.Wo  
  return fn(pk(t)); 0|;=mYa4M  
} rNyK*Wjt  
template < typename T1, typename T2 > MV \zwH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TL gVuY  
  { p n>`v   
  return fn(pk(t1, t2)); R,1,4XT  
} c%.& F  
} ; nB0 ol-<  
'Sh5W%NM  
We?:DM [  
一目了然不是么? 1tpD|  
最后实现bind [Cp{i<C  
Ngnjr7Q={T  
nB& 8=.  
template < typename Func, typename aPicker > 5wX>PJS  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `,d7_#9'  
  { ayp}TYh*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); cyNLeg+O*  
} musxX58%  
Zh^w)}(W  
2个以上参数的bind可以同理实现。  64fG,b  
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。 Kjw\SQ)2~  
>O~5s.1u  
十一. phoenix nVzo=+Yp  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  V}qmH2h  
Dm#k-y  
for_each(v.begin(), v.end(), p#2th`M:P1  
( Z- (HDn  
do_ sKO ;p  
[ )zo ;r!eP  
  cout << _1 <<   " , " '%N)(S`O7P  
] KL4/"$l]  
.while_( -- _1), Q@n kT1o  
cout << var( " \n " ) "g-NUl`'  
) T 1=M6iJ  
); :TI1tJS~*  
*cIXae^Y7  
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: +)S X  
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 z, [ +  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {A UEVt  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )K~nZLULY  
]mA?TwD  
[_n|n"M  
template < typename Cond, typename Actor > G2D<LRWt4  
class do_while $ cSZX#\  
  { n4johV.#  
Cond cd; W(YJz#]6_  
Actor act; %R"Fx$tQ  
public : e$=|-J z  
template < typename T > =P{RHhWy;  
  struct result_1 's<}@-]  
  { GWKefH  
  typedef int result_type; v<1;1m  
} ; NO ^(D+9  
QUf_fe!,|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} gp=0;#4 4  
o1\8>Ew  
template < typename T > p<4':s;*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~vmY 2h\  
  { ) |vFrR  
  do soF^G21N  
    { g 7X>i:  
  act(t); |:z%7J3wP  
  } Yo:&\a K[  
  while (cd(t)); tPsU7bFk  
  return   0 ; 7|rT*-Ia  
} 1o%Hn"uG  
} ;  t2iFd?  
nj mE>2  
7Y/_/t~Y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). qM+T Wp  
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。 8@-US , |  
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。 A7H=#L+C  
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。 R 9(^CWs  
下面就是产生这个functor的类: h*LIS@&9C5  
}qTvUs  
/hQ!dU.+  
template < typename Actor > X}$S|1CjO  
class do_while_actor Dg`W{oj  
  { Cb.Aw!  
Actor act; fJuJ#MX{:  
public : JFfx9%Fq  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} lxZXz JkqZ  
dImm},  
template < typename Cond > R)/w   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; v;S JgZK  
} ; 8J} J;Ga  
M4| L  
e 6*=Si}V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *3|KbCX  
最后,是那个do_ NQmDm!-4  
zx27aZ[  
3?:}lY<,  
class do_while_invoker Eq t61O$x  
  { dSbV{*B;>  
public : o%:eYl  
template < typename Actor > g:HIiGN0Ic  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2sngi@\  
  { P+[R0QS  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8MIHp[vm%  
} Ne%X:h  
} do_; WVZ\4y  
n):VuOjm  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? JmkJ^-A 6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 d=[ .   
最后来说说怎么处理break和continue @ o]F~x  
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。 c c:xT0Y  
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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