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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @65xn)CD{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #S x  
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, ]!~?j3-k Q  
Q'JK *.l  
u6Wan*I?  
+|7N89l  
  class filler +!!G0Zj/  
  { xSNGf@1b  
public : c!'\k,ma<9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} SynRi/BRmw  
} ; qxsHhyB_n;  
BW}M/  
}p?67y/  
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: |lg jI!iK  
}L&LtW{X  
3bR%#G%  
^SKHYo`,,N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )rt%.`  
SMJRoK3  
Jj 5VBI!Ok  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  S~E@A.7  
{ 0&l*@c&  
~fb#/%SV  
:FfEjNil  
二. 战前分析 f}p`<z   
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。 &/ED.K  
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 /f Q}Ls\  
&q9=0So4\  
+^&i(7a[?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R5%CK_  
  /* --------------------------------------------- */ [#RFdn<  
vector < int *> vp( 10 ); F",TP,X  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ",J&UTUh  
/* --------------------------------------------- */ 12m-$/5n+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Uzc p  
/* --------------------------------------------- */ %KkC1.yu<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `JpFqZ'58  
  /* --------------------------------------------- */ 6vR6=@(`>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }qhYHC  
/* --------------------------------------------- */ }!R*Q`m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -2>s#/%  
!{+.)%d'g  
'`. -75T  
 _cj=}!I  
看了之后,我们可以思考一些问题: hliO/3g  
1._1, _2是什么? c$^v~lQS  
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。 U]_WX(4 @  
2._1 = 1是在做什么? eEP{?F^I[  
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。 "bF52lLu  
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。 QKB+mjMH#x  
5u;//Cm  
,(zV~-:9  
三. 动工 HLG5SS7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \w>Rmf'|  
.P/0 `A{&  
Ui"{0%  
$I>]61l%  
template < typename T > $/tj<++W  
class assignment L8!yP.3   
  { 9H/R@i[E  
T value; v}a {nU'  
public : 0B!(i.w  
assignment( const T & v) : value(v) {} D}lqd Ja  
template < typename T2 > wy tMoG\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } OFyy!r@?  
} ; *PV"&cx  
(d D7"zQ  
.%e>>U>F  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _*%K!%}l=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment X[1D$1Dvw  
-]Su+/3(,  
r|DIf28MIq  
g?Nk-cg  
  class holder #asi%&3pP  
  { }2"W0ZdWD  
public : R=D}([pi  
template < typename T > j/=Tj'S?D  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *($,ay$&H  
  { AWx@Z7\z"g  
  return assignment < T > (t); k{{3nenAG  
} {FKr^)g  
} ; *fI n<Cc  
6w;`A9G[YI  
oe2*$\?.  
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: V| kN 1 A  
&]RE 5!  
  static holder _1; %=9o'Y,4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 X' 5R4j  
@KU;' th  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1zH?.-  
而不用手动写一个函数对象。 *pSnEWwE  
g3&nxZ  
CJ%'VijhD  
K8MET&  
四. 问题分析 ,f>9oOqqA  
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。 ^>Z_3 {s:$  
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。 8h@L_*Kr  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]k^?=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Qkx*T9W   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 yq k8)\p  
kk6 !krZ  
五. 问题1:一致性 T$%QK?B  
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?| 8>#ZU]cG  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 G dNhEv  
OUF%DMl4  
struct holder gj @9(dk%  
  { Ys}^ hy  
  // WPNw")t!  
  template < typename T > ;*j K!  
T &   operator ()( const T & r) const Z'y&11  
  { r(uo-/7z  
  return (T & )r; k?&GL!?  
} %A'mXatk  
} ; Xm>zT'B_tJ  
sL~4 ~178  
这样的话assignment也必须相应改动: YX-j|m|  
6',Hs  
template < typename Left, typename Right > zQ{bMj<S  
class assignment 'G>XI;g  
  { IauLT;!X  
Left l; w)zJ $l  
Right r; em3+V  
public : !37I2*+4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oo &|(+"O_  
template < typename T2 > Qc&Y|]p"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } yTg|L9  
} ; U\:Y*Ai  
Aipm=C8  
同时,holder的operator=也需要改动: lW-h @  
I8)D   
template < typename T > u%z'.#r;a  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (XmmbAbVom  
  { b/ \EN)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;#9?3O s  
} QJ(%rvn3  
=LV-n  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 YCltS!k  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 d[,Rgdd@I  
G>0d^bx;E  
return l(rhs) = r; \|QB;7u  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。  d9k`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: L +Uq4S^  
T*%GeY [  
template < typename Tp > UH%H9; ,$]  
class constant_t SN ?Z7  
  { -_5Dk'R#`  
  const Tp t; ZM-P  
public : qna!j|90Lp  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )M+po-6$1  
template < typename T > \u[}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7AT8QC`u  
  { }#ta3 x  
  return t; [.xY>\e  
} *w(n%f  
} ; t :YZua  
GLecBF+>F  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  2hF^U+I}  
下面就可以修改holder的operator=了 TY %zw6 #p  
P}5bSQ( a3  
template < typename T > iv+a5   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const g_c@Kyf  
  { 77[TqRLf  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;k`51=Wi  
} !;*flr`/  
 mih}?oi  
同时也要修改assignment的operator() ,:L^vG@*  
Lr:n  
template < typename T2 > B//*hH >F  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } z/4<x?}+hE  
现在代码看起来就很一致了。 Uvm.|p_V  
3 5.&!4}  
六. 问题2:链式操作 G-9i   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $%DoLpE>  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 N~=PecQ  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 0*5Jq#5  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 -F`GZ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2yn"K|  
|\uj(|  
template < typename T > <dP \vLH_  
struct result_1 >YWK"~|i~  
  { )4B`U(%M~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4PxP*j  
} ; OXQA(%MK  
Rh~b,"  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ux1(>  
,.ivdg( /  
template < typename T > oOND]>  
struct   ref ^P~,bO&H.Z  
  { _|12BVq  
typedef T & reference; _";w*lg}  
} ; rrRv 7J&Q  
template < typename T > )e3w-es~4  
struct   ref < T &> DmuQE~DV  
  { p P@q `  
typedef T & reference; !q,'k2= b,  
} ; "Tser*i )  
2@Yu: |d4U  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3GE;:;8B  
eEVB   
template < typename T > sS ?A<D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const d)!'5Zr M  
  { xS12$ib ~G  
  return l(t) = r(t); /}E2Rr?{  
} hmkb!)  
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。 Q<AOc\oO  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 H}~K51  
l VD{Y`)  
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 P-2DBNB7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: EoPvF`T  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0 `7y Pq*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 AA^K /y  
最后的布局是: 9;6)b 0=$  
                Add M| Gl&   
              /   \ hR|xUp  
            Divide   5 WZ6{9/%:  
            /   \ SS%Bde&<{  
          _1     3 ]N]Fb3  
似乎一切都解决了?不。 c]x-mj =  
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。 "1Hn?4nz5  
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。 lG0CCOdQ  
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: PZ6R+n8  
Q`8-|(ngw  
template < typename Right > [LjiLKW  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $Xt""mlQ  
Right & rt) const ^"|q~2  
  { Ey: ?!  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |g}r  
} 8*/;W&7y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]>[TF'pIAx  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 0'F/z%SMj  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 C)i8XX  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 LWqKSNE;  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 FNraof @Oy  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? YFu,<8"swe  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: bi}aVtG~z  
BV@q@C  
template < class Action > W*S4gPGM  
class picker : public Action 5TpvJ1G  
  { ,^e2ma|z  
public : {,Vvm*L/  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  q%d'pF  
  // all the operator overloaded {jYVA~.|Z  
} ; P^F3,'N  
\e4AxLP  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Ng;?hTw  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 6X A(<1P  
=gSc{ i|  
template < typename Right > REU&8J@k&?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const VOr: G85*s  
  { >F7HKwg}Z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H%l-@::+$  
} C;:=r:bth  
(=u!E+N  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  ~ e?af  
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。 QlB9m2XB  
\36 G``e  
template < typename T >   struct picker_maker nU{Qi;0  
  { ]}'bRq*]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4"eFR'g  
} ; 6e\?%,H  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1qAE)8ie  
  { <ivG(a*=]  
typedef picker < T > result; %-fXa2  
} ; 36co 'a4,  
^C~_}/cZ  
下面总的结构就有了: Xa>'DO2  
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。 om`B:=+  
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。 ygja{W.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 RTd,bi*  
至此链式操作完美实现。  d<xi/  
;k@]"&t  
^bPpcm=  
七. 问题3 *A48shfO  
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。 o<lmU8xB=  
RrBG=V  
template < typename T1, typename T2 > 5!'1;GLs  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "[]oWPOj  
  {  1hi  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 93.\.&L\  
} -32P}58R  
^NX;z c  
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: Q;>Yk_(S  
1O0)+9T82  
template < typename T1, typename T2 > AfO.D ?4x  
struct result_2 T.z efoZ  
  { NL|c5y<r  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7P2(q  
} ; p9G+la~;VM  
Zp[>[1@+  
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? Ii}{{1N6  
这个差事就留给了holder自己。 WPr:d  
    F(/<ADx  
(p#c p  
template < int Order > &Hf%Va[B  
class holder; /0k'w%V{n  
template <> LrO[l0#'Q  
class holder < 1 > 8q]"CFpa  
  { +<@1)qZ(E  
public : rkWy3X{%2<  
template < typename T > 7]?y _%kT  
  struct result_1 <f}:YDY'  
  { dEMv9"`*!  
  typedef T & result; `x?_yogPM  
} ; $D65&R  
template < typename T1, typename T2 > ,ko#z}Z4r,  
  struct result_2 w#a`k9y  
  { *B@#A4f"  
  typedef T1 & result; ]b;a~Y0  
} ; QhTn9S:D  
template < typename T > t5b c Q@Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @kDY c8 t9  
  { _-{=Z=?6}  
  return (T & )r; 1+3-Z>^e  
} 3TjyKB *!  
template < typename T1, typename T2 > DU,B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ; m |N 9'  
  { kc$W"J@  
  return (T1 & )r1; +|GHbwvp  
} b(U5n"cdA  
} ; #sF#<nHZ  
hEo$Jz`  
template <> ]==7P;_-  
class holder < 2 > p;, V  
  { )AieO-4*  
public : $aT '~|?  
template < typename T > Z?[ R;V1j  
  struct result_1 u&={hJ&7  
  { >_]Ov:5  
  typedef T & result; # ^,8JRA  
} ; 1xkk5\3]  
template < typename T1, typename T2 > 9+ve0P7$  
  struct result_2 \N|}V.r  
  { hB>FJZQ_  
  typedef T2 & result; e 5(|9*t  
} ; )~$ejS  
template < typename T > @HI@PZ>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &uaSp, L  
  { |Om][z  
  return (T & )r; hqHk,#  
} K0'p*[yO/j  
template < typename T1, typename T2 > @$p6w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y*lc ~X  
  { "IJ1b~j?  
  return (T2 & )r2; )2d1@]6#  
} %2'4h(Oq^  
} ; AGwdM-$iT  
2XUIC^<@s  
lxD~l#)^ln  
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> >。 _E0yzkS  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2C"i2/NH'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: c?c"|.-<p  
x)%"i)  
return l(i, j) = r(i, j); *<{hLf  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &Nr+- $  
1p/_U?H:|  
  return ( int & )i; d"3x11|  
  return ( int & )j; {=!BzNMj  
最后执行i = j; ^^uY)AL  
可见,参数被正确的选择了。 6 P(jc  
) .V,zmI  
$_HyE%F#  
3S>rc0]6  
qgWsf-di=  
八. 中期总结 $LU|wW  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: D}ZPgt#   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 a|dgK+[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 VyIJ)F.c  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor K-.%1d@$y  
vgNrHq&2q  
h^WMv *2  
]w-W  
+-V4:@  
mMu+MXTk<  
九. 简化 IK4(r /  
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。 F2n4#b  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 t > 64^nS  
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: .[:WMCc\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 97>|eDc Y  
  +-*/&|^等 XTb .cqOC  
2. 返回引用。 >)>~S_u  
  =,各种复合赋值等 ,&O&h2=  
3. 返回固定类型。 51AA,"2[_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) KeyHxU=?  
4. 原样返回。 La7}zXx  
  operator, Csgby(D*O  
5. 返回解引用的类型。 pZc`!f"  
  operator*(单目) PCBV6Y7r  
6. 返回地址。 m60hTJ?N)  
  operator&(单目) ^6CPC@B1  
7. 下表访问返回类型。 axXR-5c  
  operator[] h^{ aG])  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 r24 s_  
  operator<<和operator>> kMa|V0  
Z0V6cikW6  
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。 54s90  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0(uba3z  
sG|,#XQ  
template < typename Left > tg%Sn+:  
struct value_return O15~\8#'  
  { &MONg=s3  
template < typename T > p .~5k  
  struct result_1 d-8g  
  {  $iH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4;IZ}9|G  
} ; >;xkiO>Y  
!0X"^VB  
template < typename T1, typename T2 > I|/|\  
  struct result_2 eNFA.*p<  
  { 85FzIX-F%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; W3MH8z   
} ; V<n#%!M5gV  
} ; JJ_KfnH  
gp{Z]{io  
gi? wf  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %we! J%'Y]  
;O .;i,#Z  
下面我们来剥离functor中的operator() c-?0~A  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ZmaW]3$  
3/su1M[  
return l(t) op r(t) (b.Mtd  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) lqoVfj'6M  
return op l(t) w-wJhc|  
return op l(t1, t2) Ojp|/yd^YL  
return l(t) op iA"H*0  
return l(t1, t2) op /'>ck2drjk  
return l(t)[r(t)] U}-hV@y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] s*>B"#En  
DK%@ [D  
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: bde6 ;=oM  
单目: return f(l(t), r(t)); Y$ ZDJNz  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3KKq1][  
双目: return f(l(t)); uKT\\1Jrq  
return f(l(t1, t2)); {~=gKZ:-@  
下面就是f的实现,以operator/为例 D rouEm  
(rf8"T!"  
struct meta_divide <$ nMqUu0  
  { Wb{8WPS  
template < typename T1, typename T2 > **n109R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Q>/[*(.Wd  
  { lIatM@gU  
  return t1 / t2; "Z a}p|Ct  
} 5PKdMEK|q  
} ; sQ82(N7l  
{1vlz>82  
这个工作可以让宏来做: # 9ZO1\  
)x&>Cf<,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ SYv5{bff =  
template < typename T1, typename T2 > \ tlmfDQD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; S'q4va"  
以后可以直接用 04#r'UIF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +]# p m9  
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 e]l.m!,r  
(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。。。) {y>Kcfc/?E  
Biy$p6  
`lE8dwL  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 L?hWH0^3  
}RkD7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S#Pni}JD  
class unary_op : public Rettype Q"`J-#L  
  { ^Pc&`1Ap  
    Left l; G^w:c]  
public : g _u  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8.D9OpU  
J|o )c~  
template < typename T > R<8!lQ4s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OQsF$% *   
      { ^/Frg<>'p  
      return FuncType::execute(l(t)); 4p/d>DTiM  
    } 4ko(bW#jL  
=a./HCF  
    template < typename T1, typename T2 > 7Dx <Sr!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C5'#0}6i  
      { ;jT@eBJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); E#+|.0*!s  
    } r(/+- t  
} ; Lc13PTz>>g  
Z|$OPMLX  
%>k$'UWzK  
同样还可以申明一个binary_op ;PX>] r5U0  
lhx]r}@'MC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A{QA0X!p  
class binary_op : public Rettype Q|:qs\6q5  
  { s4{>7`N2  
    Left l; +,ojlTVlt  
Right r; vBjrI*0  
public : wO ?A/s  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,qO2D_  
%$SO9PY  
template < typename T > [NIaWI,>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i;}mIsNBY  
      { =G%L:m*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); A<s9c=d6  
    } S -KHot ?  
XfH[: XG3  
    template < typename T1, typename T2 > &>%9JXU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5\eM3w'd  
      { YA%0{Tdxz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); YB'BAX<lI  
    } xnD"LK  
} ; 2uM\?*T@  
0Wc8\c  
_mn2bc9M  
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 ORP-@-dap  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 lr_c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) P+t`Rw  
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。 Ov PTgiI!N  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "s5[w+,R  
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。。。 zsuXN*  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ub-q0[6  
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) 'PVxc %[  
下面是修改过的unary_op Rk@xv;t;  
2VyJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > l's*HExR  
class unary_op tKKQli4Mn4  
  { ,c9K]>8m`  
Left l; =S:Snk%  
  R;EdYbiF b  
public : TdWatvY5p  
.7|Iausv  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %uy5la  
24Uvi:B?~  
template < typename T > 5|0}   
  struct result_1 UCVdR<<Z  
  { ==)q{e5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $I }k>F  
} ; C6{\^kG^j2  
5>u,Qh  
template < typename T1, typename T2 > )7s(]~z  
  struct result_2 U/l3C(bc!  
  { *'jI>^o  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5VR=D\j  
} ; qz6@'1  
K#!c<Li#  
template < typename T1, typename T2 > .bvEE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |g,99YIv>  
  { Js}1_K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ni`uO<\U  
} {ZIEIXWb2  
>#~>!cv6D  
template < typename T > YwnYTt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oZwu`~h Y  
  { hWD%_"yhd  
  return OpClass::execute(lt(t)); -b$m<\0*  
} 4(D/~OG-6  
rK} =<R  
} ; 3P2x%Gp  
C 5 xsh  
d !=AS  
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 b:t|9 FE%  
好啦,现在才真正完美了。 ]L{diD 2G  
现在在picker里面就可以这么添加了: @Tz}y"VG  
[H5BIM@{  
template < typename Right > $~5ax8u&!#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Dlqvz|X/  
  { "cDMFu  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5e}adHjM  
} q)PLc{NO  
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。 Bx 9v2x.  
d.Ep#4  
GLWEoV9<  
$@^*lUw  
v1}9i3Or#  
十. bind ~6Pv5DKq  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 <e'/z3TbRW  
先来分析一下一段例子 L-eO_tTh0  
<@H`5[R  
_ 2 oZhJ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} s&7TARd  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 DrA\-G_7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (j?ckah%V  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 u1;sH{YK>  
我们来写个简单的。 mr2fNA>kR  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: dwJnPJ=z  
对于函数对象类的版本: </]a`h]  
#sM`>KG6T1  
template < typename Func > / ?Hq  
struct functor_trait {L/hhKT  
  { F_-}GN%  
typedef typename Func::result_type result_type; Xb2.t^ ]f  
} ; yIYQ.-DkS+  
对于无参数函数的版本: MnTJFo"  
R@~=z5X( Q  
template < typename Ret > .OcI.1H[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ex6 QHUQ  
  { 2$TwD*[  
typedef Ret result_type; 8h,=yAn5  
} ; .s-*aoj  
对于单参数函数的版本: D=@bPB>  
hg2UZ% Y  
template < typename Ret, typename V1 > e?_uJh"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \=uD)9 V  
  { #5%ipWPHb  
typedef Ret result_type; &oxHVZJ  
} ; :hTmt{LjN  
对于双参数函数的版本: ^C'{# p"  
bXi(]5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;a 6Z=LB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Qz4Do6#y  
  { T~8kKw  
typedef Ret result_type; s"5wnp6pW  
} ; Y1G/1Z# 2  
等等。。。 |eI!wgQx  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy wC?>,LOl  
uj:1_&g  
template < typename Func > -% \LW1  
struct func_return 0K4A0s_R`  
  { TeRH@oI  
template < typename T > _$_,r H  
  struct result_1 ,H>'1~q  
  { mO2u9?N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _ %G;^ b  
} ; ~S\8 '  
N\anjG  
template < typename T1, typename T2 > "0LSy x  
  struct result_2 ?Ta<.j  
  { x Nb7VUV7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qSt\ 6~  
} ; -ImV Xy]?  
} ; YI>9C 76L  
e$7KMH=  
W`uq,r0Xsy  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9[R+m3V/`  
+GncQs y  
template < typename Func, typename aPicker > F^.~37= @  
class binder_1 k)9+;bKQQ  
  { 3  $a;  
Func fn; 1`GW>ZKv  
aPicker pk; DE+k'8\T  
public : UCj{ &  
fp}5QUm-  
template < typename T > QmMA]Q  
  struct result_1 X?o6=)SC|  
  { 7{\6EC}d[&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~r_2V$sC2  
} ; E24j(>   
3wg1wl|  
template < typename T1, typename T2 > 6O_l;A[=1  
  struct result_2 NOmFQ)/ &  
  { nNf*Q r%Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *7w!~mn[m  
} ; aNBwb9X  
B=~uJUr  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =b, m3 1  
0g9y4z{H  
template < typename T > Z*Rg ik  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~n$\[rQ  
  { Ehxu`>@N  
  return fn(pk(t)); Hb/8X !=  
} nk;^sq4M:  
template < typename T1, typename T2 > a$\ Bt_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H@b4(6  
  { nok-![  
  return fn(pk(t1, t2)); "'C5B>qO  
} 9h/Hy aN  
} ; .>Qa3,v5  
3m$ck$  
axOEL:-|Bu  
一目了然不是么? Y<V$3h  
最后实现bind qeb}~FL"o  
C-\3,  
xIwILY|W=  
template < typename Func, typename aPicker > SLRF\mh!L  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \ AIFIy  
  {  /PTq.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); vqZBDQ0  
} t)= dKC  
$+PyW( r  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ?L0|$#Iw  
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。 X`J86G)  
B*t1Y<>x  
十一. phoenix mZG n:f}=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4;Vi@(G)  
DIfQ~O+u  
for_each(v.begin(), v.end(), GG"6O_  
( `:C2Cj  
do_ Z*ag{N  
[ r`\@Fv,&#  
  cout << _1 <<   " , " fjy7gC2  
] [jksOC)@4  
.while_( -- _1), 9s*QHCB0  
cout << var( " \n " )  Q7-iy  
) !l]_c 5  
); yZN~A:  
o/Q|R+yXV  
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: " %qr*|  
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 :K5?&kT  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ud7Z7?Ym  
那么我们就照着这个思路来实现吧: PT }J.Dwx  
@;x*~0GZ  
!8D>Bczq)  
template < typename Cond, typename Actor > 7&9w_iCkV  
class do_while slhMvHOk-  
  { ~KV{m  
Cond cd; o)>iHzR</  
Actor act; i"x V=.  
public : ,FXc_BCx4  
template < typename T > !zvOCAb,  
  struct result_1 K|l}+:k  
  { *[m:4\  
  typedef int result_type; y/:%S2za>  
} ; d!4TwpIgx  
(z8 ;J> 7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} R7K`9 c1f6  
Fq_>}k@fI  
template < typename T > ,L lYRj 5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #oR`_Dm)P  
  { \XYidj  
  do )2#&l  
    { "LJV}L  
  act(t); SF9NS*mr  
  } 9X,iQ  
  while (cd(t)); H=\Tse_.  
  return   0 ; ?@7!D8$9  
} =@S a\;  
} ; _/'VD!(MV  
T?QW$cU!e:  
@56*r@4:q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6yO5{._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。 ~( 0bqt3c  
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。 u{h67N  
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。 znSlSQpTv  
下面就是产生这个functor的类: 2g~ @99`  
: p)R,('g  
}+bo?~2E&  
template < typename Actor > dJ#go*Gn  
class do_while_actor wy .96   
  { ^< ;C IXo  
Actor act; EpQy;#=;  
public : aSu^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} LnKgT1  
Aj=GekX{  
template < typename Cond > !h|,wq]k  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  S,ea[$_  
} ; /}J_2  
Qe\vx1GRLH  
*W 2)!C|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 4(VV@:_%  
最后,是那个do_ ExSM=  
F\^8k/0  
SDV#p];u  
class do_while_invoker LMx/0  
  { $v[mIR  
public : S89j:KRXH%  
template < typename Actor > 3 o$zT9j  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +RJKJ:W  
  { WJu(,zM?G  
  return do_while_actor < Actor > (act); >j3':>\U  
} 7}y@VO6]  
} do_; 6wj o:I  
u$C\#y7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]1XtV<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 J*MH`;-  
最后来说说怎么处理break和continue a/J Mg   
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。 0nL #-`S  
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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