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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8yHq7=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /[\6oa  
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, a(PjcQ4dY  
-vyIOH,  
G"G{AS  
SL[rn<x|  
  class filler ,|e}Y [  
  { j4E H2v  
public : R(M}0JRm  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} IV)^;i  
} ; pY^pTWs(  
AC 9{*K[  
ggerh#  
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: 7[ZkM+z!  
r/UYC"K3  
R'S c  
7MKD_`g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <'r0r/0g?  
T&o,I  
NY4!TOp  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \w{@u)h  
xL9:4'I  
AyE%0KmraK  
l_^T&xq8  
二. 战前分析 ' oBo|  
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。 "V:   
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 TF BYY{Y  
T&?w"T2y  
$-m@KB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9uuta4&uI  
  /* --------------------------------------------- */ i?ZA x4D  
vector < int *> vp( 10 ); oR-O~_) U  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /0Z|+L9Jo  
/* --------------------------------------------- */ zl0;84:H  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); t[%x}0FP-F  
/* --------------------------------------------- */ ^Ku\l #B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ' be P  
  /* --------------------------------------------- */ S$S_nNq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); y:qx5Mi  
/* --------------------------------------------- */ bBA$}bv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); J2rvJ2l=t  
j%#?m2J}  
[m~b[ZwES  
fr8Xoa%1=  
看了之后,我们可以思考一些问题: H":/Ckok  
1._1, _2是什么? .6\T`6H=a  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 7*+Km'=M  
2._1 = 1是在做什么? LEWa6'0rq  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 r])Z9bbi  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 nHrP>zN  
:_>\DJ'>  
L_E^}^1!  
三. 动工 [}{w  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: I!61 K  
)X7e$<SU*  
:M@Mmp Ph  
a@Mq J=<L  
template < typename T > B,4q>KQA  
class assignment b2G2c L-(  
  { Kl2}o|b   
T value; #>BX/O*D  
public : $+7ci~gs  
assignment( const T & v) : value(v) {} X2i*iW<  
template < typename T2 > YdK _.t0Mu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } T0;u+$  
} ; FX7M4t#<  
nlaG<L#  
|Mt&p#y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \xF;{}v  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :=y0'f V(@  
Dzo{PstM%  
e"*BHvy F  
\$j^_C>  
  class holder pG(Fz0b{  
  { Z*h43  
public : RV}GK L>gn  
template < typename T > ;{Xy`{Cg!  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const i^R{Ul[  
  { vT%qILTrQf  
  return assignment < T > (t); ;8BA~,4l  
} ~ eHRlXL'  
} ; 2@sr:,\1  
yE}BfU {.  
CF\R<rF<VS  
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: :"VujvFX  
D@#0dDT  
  static holder _1; Tj&'KF8?L  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #$FY+`  
n"iNKR>nW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "@4ghot t  
而不用手动写一个函数对象。 :VJV5f{  
b"Zq0M0 l  
s_xV-C#q@  
#Gd7M3  
四. 问题分析 !I~C0u  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 n3'dLJH|  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 lw s(/a*c  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Vd21,~^>g  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 sllzno2bU  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]dq5hkjpU  
=rEA:Q`~w  
五. 问题1:一致性 @^'$r&M  
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?| wDMjk2 YN  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2yvVeo&3  
#\LZ;&T'N  
struct holder Nl { 7  
  { U~wjR"='  
  // JIMWMk;ot  
  template < typename T > o*-9J2V=J  
T &   operator ()( const T & r) const C-Ig_Nc  
  {   La9r  
  return (T & )r; eHUg-\dy  
} 4#_$@ r  
} ; R5~gH6K|  
7D   
这样的话assignment也必须相应改动:  #I;D  
qcYNtEs*c  
template < typename Left, typename Right > 7lR<@$q  
class assignment Ew]<jF|.#  
  { c yP,[?N  
Left l; +TF8WZZF.d  
Right r; PS$k >_=t  
public : z{|LQt6q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >ukQ, CE~  
template < typename T2 > (')(d HHW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8aZ$5^z  
} ; h8jB=e, H  
+}U2@03I  
同时,holder的operator=也需要改动: ei|cD[ NY  
\DS^i`o)rY  
template < typename T > MxTmWsaW  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )&,K94  
  { doM?8C#`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1A^1@^{m'  
} Ig9d#c  
O:e#!C8^  
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。 [x5mPjgw  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 w4,]2Ccn.  
[Tp%"f1  
return l(rhs) = r; m6i%DE  
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。 Z(; AyTXA  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: O,|\"b1(  
3cixQzb}u  
template < typename Tp > (sCAR=5v\  
class constant_t I+" lrU  
  { Xk,>l6 vc  
  const Tp t; ZdH1nX(Yh3  
public : /c#l9&,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ! Mo`^ t  
template < typename T > LG&5VxT=,<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |` "?  
  { 2m"_z  
  return t; \ha-"Aqze3  
} )7Ixz1I9g  
} ; )xt4Wk/  
$;`I,k$0>~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =X@o@1  
下面就可以修改holder的operator=了 f-D>3qSS  
=cn~BnowY  
template < typename T > ?Ht=[l=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0x~`5h  
  { e:E# b~{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ah+j!e  
} smup,RNZRX  
6 D/tK|  
同时也要修改assignment的operator() x8\<qh*:  
,E}$[mHyjz  
template < typename T2 > [l*;E f,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } mU@xc N  
现在代码看起来就很一致了。 >DP:GcTG  
R ]P;sk5  
六. 问题2:链式操作 >1ZJ{se  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6P*O&1hv  
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。 sS9%3i/>  
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。 TzKK;(GX  
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。 WYszk ,E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q7GY3X*kA  
N4wA#\-  
template < typename T > m|F:b}0Hb  
struct result_1 w z=z?AZW  
  { 6(KmA-!b(O  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; URw5U1  
} ; K9|7dvzC:  
af'@h:  
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: *aRX \ TnN  
< kP+eD  
template < typename T > d#>y}H9  
struct   ref &z@~B&O  
  { nIBFk?)6  
typedef T & reference; >qh?L#Fk  
} ; F8=nhn  
template < typename T > c!wtf,F  
struct   ref < T &> cj g.lzY H  
  { .Dw,"VHP  
typedef T & reference; ~xDw*AC-  
} ; x_!ZycEa  
CS@&^SEj  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &=Y e6 f[  
.:9s}%Z r  
template < typename T > o~1 Kp!U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const f*fE};  
  { &HDP!SLS  
  return l(t) = r(t); [BDGR B7d"  
} M_|> kp  
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。 !w2gGy:I>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 f/y`  
DWm SC}{.  
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 n:4uA`Vg  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Z cpmquf8L  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /3B6 Mtb  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1%`7.;!i  
最后的布局是: BX< dSK  
                Add AGq>=avv  
              /   \ 9 wh2f7k  
            Divide   5 o2uj =Gnx  
            /   \ , Z ~;U  
          _1     3 hfrnxeM#~  
似乎一切都解决了?不。 `ifiL   
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。 ao$.6X8fQ  
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。 L CSeOR  
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: YnTB&GPxl  
/:[2'_Xl  
template < typename Right > AK-}V4C/A  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H{(]9{  
Right & rt) const I1"MPx{  
  { YQ]\uT>}&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !;3PG9n3|h  
} a07=tD  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 uaw <  
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。 @i%YNI5*  
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。 $nPAm6mH  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 -iN.Iuc{b_  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 z" QJhCh7  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? thW<   
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: =Ho"N`Qy  
lMifpK  
template < class Action > h(' )"  
class picker : public Action t"AzI8O  
  { lE5v-z? &|  
public : ycr"Y|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Wa'sZ#  
  // all the operator overloaded Q-eCHr)  
} ; %2l7Hmp4H  
uT_!'l$fr  
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。 JPx7EEkZR4  
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-)m%  
)qU7`0'8  
template < typename Right > (@sp/:`6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const R,_d1^|*w  
  { >e&:`2%.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -?a<qa?$  
} 6Bt=^~d  
<4`eQ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -1r2K  
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。 LE=k  
[QczlwmO  
template < typename T >   struct picker_maker *"{& FEV  
  { 0 P|&Pq&IH  
typedef picker < constant_t < T >   > result; acW'$@y9?N  
} ; G^Tk 20*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > C"w {\ &R  
  { Ru\_dr2yI}  
typedef picker < T > result; kQv*eZ~  
} ; U 4,2br>  
TMVryb  
下面总的结构就有了: = +Xc4a  
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。 yL1bS|@  
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。 $u9]yiY.{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 s0W2?!>)  
至此链式操作完美实现。 bGXR7u&K  
rOfK~g,X  
adO&_NR  
七. 问题3 0b|zk <  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 >G"X J<IO  
Y}STF  
template < typename T1, typename T2 > s(2GFc  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H-5<S@8  
  { % _M2N.n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =Agg_h   
} %$ceJ`%1e  
^ 4hO8  
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: [rY T  
YJF#)TkF  
template < typename T1, typename T2 > `,>wC+}  
struct result_2 1s7^uA$}6  
  { 2k -+^}r  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; C!x/ ^gw  
} ; >'=MH2;  
%{5n1w  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 9'~- U  
这个差事就留给了holder自己。 FG-L0X  
    ;</Lf=+Vm  
F?4(5 K  
template < int Order > kCP$I732  
class holder; m <k!^jp  
template <> RDQ^dui  
class holder < 1 > ]B4}eBt5)@  
  { %i0\1hhV<  
public : @xWdO,#  
template < typename T > #`SD$;  
  struct result_1 KLQ!b,=q  
  { 9IZu$-  
  typedef T & result; n \G Ry'  
} ; $1Nd_pD=  
template < typename T1, typename T2 > z(HaRB3l  
  struct result_2 ~,gXaw  
  { Qvoqx>2p5  
  typedef T1 & result; g"8 .}1)~r  
} ; m:CTPzAt  
template < typename T > \E4B&!m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \FzM4-  
  { 15H6:_+=0  
  return (T & )r; :14i?4F d  
} `S/wJ'c  
template < typename T1, typename T2 > +5p{5 q(o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h3G.EM:eG  
  { *,WP,-0  
  return (T1 & )r1; gUax'^w;V;  
} U8QX46Br  
} ; %@J1]E;  
"5|Lz)=  
template <> #Z!b G?="  
class holder < 2 > uQ Co6"e  
  { WMuD}s  
public : Mtm OUI&'  
template < typename T > ^CT&0  
  struct result_1 yX/";Oe  
  { (k"_># %  
  typedef T & result; )LHj+B  
} ; '3(l-nPiG^  
template < typename T1, typename T2 > \ZXLX'-  
  struct result_2 7*H:Ob)9k  
  { x8#ODuH  
  typedef T2 & result; SAv<&  
} ; `k{& /]  
template < typename T > \c`oy=qY0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const omX?Bl  
  { 8\ha@&p  
  return (T & )r; QBJ3iQs1  
} j6}R7 $JR  
template < typename T1, typename T2 > ZU&"73   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fZWGn6$   
  { rXi uwz\  
  return (T2 & )r2; TCVl8)j  
} '?*g%Yuz  
} ; j -O2aL  
Kp iF0K  
9h,u6e  
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> >。 5_o$<\I\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ./-JbW  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }ynT2a#LU'  
J{"kw1Lu  
return l(i, j) = r(i, j); b!>\2DlyJ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .w? .ib(  
s4= "kT]  
  return ( int & )i; 0Fr1Ku!  
  return ( int & )j; [bQj,PZ&  
最后执行i = j; b3qc_  
可见,参数被正确的选择了。 rnm03 '{  
LJzH"K[Gg6  
;GHvPQc_  
"E=j|q  
Pt< s* (  
八. 中期总结 JcO08n  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: B/uniR^x  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 w Fn[9_`*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 l95<QI  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor j8,n7!G  
D$e B ,~  
jdqj=Yc  
4jm K].  
2h^WYpCm  
e&I t  
九. 简化 rJfqA@  
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。 pb;")Q'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (zo^Nn9VJ  
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: I0= NaZ7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {==pZpyyh  
  +-*/&|^等 q`|CrOzO  
2. 返回引用。 < a rZbM  
  =,各种复合赋值等 &x:JD1T}  
3. 返回固定类型。 ztM<J+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  :S %lv  
4. 原样返回。 ;."<m   
  operator, WT3gNNx|  
5. 返回解引用的类型。 ),^eA  
  operator*(单目) 6iezLG 5  
6. 返回地址。 PFSLyV*  
  operator&(单目) W=}Okq)x9I  
7. 下表访问返回类型。 /!FWuRe^  
  operator[] *=F(KZ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ak:v3cQR  
  operator<<和operator>> qztV,R T  
> 6CV4 L  
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。 !3&kQpF  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: l3i,K^YL  
]n1dp2aH  
template < typename Left > L-i>R:N4  
struct value_return ]5CNk+`'  
  { @ CsV]97`  
template < typename T > ;1AG3P'  
  struct result_1 EYS>0Y  
  { ]L_w$ev'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; pR o s{Uq"  
} ; `|e!Kq?#Q  
KJhN J  
template < typename T1, typename T2 > XH4d<?qu  
  struct result_2 &&8'0 .M{  
  { M7}Q=q\9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; P!g-X%ngo  
} ; X~T/qFS   
} ; C"<s/h  
TvhJVVQ+?  
N0TeqOi4Y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Ibr%d2yS=  
8Cf|*C+_'  
下面我们来剥离functor中的operator() ?2J?XS>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: x!TZ0fq0  
3 pWM~(#>-  
return l(t) op r(t) H -t|i  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (yrh=6=z  
return op l(t) hXL|22>w<  
return op l(t1, t2) U5ZX78>a  
return l(t) op qc-,+sn(  
return l(t1, t2) op 5fjd{Y[k  
return l(t)[r(t)] !|{IVm/J  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] mNmUUj9z  
*MM#Z?mP  
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: >=,ua u7  
单目: return f(l(t), r(t)); F#r#}.B='U  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); X~U >LLr  
双目: return f(l(t)); `x8B n"  
return f(l(t1, t2)); 8QgA@y"  
下面就是f的实现,以operator/为例 xh9qg0d  
%|Qw9sbd  
struct meta_divide Y>6.t"?Q^  
  { $n=lsDnhQ  
template < typename T1, typename T2 > u:P~j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |^n3{m  
  { ! >.vh]8g  
  return t1 / t2; nS.G~c|  
} /MTf0^9  
} ; Fe=8O ^\  
qt?*MyfV  
这个工作可以让宏来做: ?Hz2-Cn  
&_-](w`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >>'C :7+Y  
template < typename T1, typename T2 > \ 6F0(aGs  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; v"6 \=@  
以后可以直接用 5 9 2;W-y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .J.vC1 4gi  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 b[^{)$(  
(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。。。) 6 vs3O  
`aSM8C\  
Y*YFB|f?  
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 -$k>F#  
xF8S*,#,*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I}0_nge  
class unary_op : public Rettype J1F{v)T '?  
  { NP t(MFK \  
    Left l; dSK 0h(8  
public : u=K2Q4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~UMOT!4}3  
t8J/\f=  
template < typename T > RVM&4#E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7!4V >O8@  
      { >.%4~\U  
      return FuncType::execute(l(t)); Epjff@ 7A  
    } F9o6V|v  
!c(QSf502  
    template < typename T1, typename T2 > d,#.E@Po  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GrI&?=S^  
      { ocA]M=3~k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); yXfMzG  
    } P'[<A Z  
} ; m#@_8_ M  
hl/itSl$  
a|qsQ'1,;  
同样还可以申明一个binary_op MK$Jj "  
Jbw!:x [  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oN,s.Of  
class binary_op : public Rettype .XH8YT42  
  { Bq}x9C&<  
    Left l; pdz'!I  
Right r; %efGt6&  
public : " ~Q*XN2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mUXk9X%n  
sg?@qc=g  
template < typename T > ZXXiL#^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #uvJH8)D  
      { "dCzWFet  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); L]bVN)JU  
    } .]t5q%}j  
4O$2]D.\  
    template < typename T1, typename T2 > v|@1(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A" !n1P  
      { x mo&![P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ZwJciT!_~  
    } sBW3{uK  
} ; gY5l.&  
o0Gx%99'  
;sQbn|=e"  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 @EZ>f5IO+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 C3"&sdLb$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $G";2(-k  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 gA:TL{X0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! bx;f`8SN  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 tbur$ 00  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {*xBm#  
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) ejcwg*i  
下面是修改过的unary_op 3wt  
(2txM"Dja  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > rK=6]j(K  
class unary_op Ye |G44z  
  { I'_v{k5ZI  
Left l; &L3 #:jSk  
  :JV\){P  
public : .h8M  
\qq-smcM-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} z,Xk\@  
5 si}i'in  
template < typename T > 7'.s7& '7  
  struct result_1 Yn<)k_kp  
  { qei$<j'b  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; PrnrXl S  
} ; SMO*({/  
.ZX2^)`XD  
template < typename T1, typename T2 > xZ ;bMxZ  
  struct result_2 3M*Y= ?pI  
  { K` (#K#n  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^KH%mSX>  
} ; 42@a(#z(U  
<Jwo?[a  
template < typename T1, typename T2 > L8P 36]>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #v/ry)2Y=  
  { l,bZG3,6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); wRbw  
} 1uM/2sX  
ua#K>su r.  
template < typename T > fv ?45f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R}k69-1vL  
  { qS]G&l6QF  
  return OpClass::execute(lt(t)); (#u{ U=  
} ,+-h7^{`  
G8P+A1 f/>  
} ; WOb8 "*OM  
# #>a&,  
ptR  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Xw(3j)xQ  
好啦,现在才真正完美了。 uBRw>"c_*8  
现在在picker里面就可以这么添加了: fI}c 71b`  
%!wq:~B1  
template < typename Right > &;U|7l~vl  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~XQ$aRl&  
  { N cM3P G  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); LUul7y'"  
} FV8\ +ep  
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。 yA}nPXrd  
1 ypjyu  
jkCHi@  
*1,=qRjL  
)0F^NU  
十. bind dqz1xQ1  
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。 Sj1r s#@1  
先来分析一下一段例子 [x$; XqA  
f?m5pax|  
S)Mby  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Ij,Yuo  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 I+~\ w N  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?o>6S EGW  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 k(9s+0qe  
我们来写个简单的。 24O d] f  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: J[o${^  
对于函数对象类的版本: `axQd%:AC  
P2QRvn6v  
template < typename Func > ir+8:./6  
struct functor_trait "i(U  
  { _Q^y_f  
typedef typename Func::result_type result_type; W U0UG$o`  
} ; ec1Fg0Fa  
对于无参数函数的版本: v?{vg?vI  
2;}xN!8  
template < typename Ret > &m4f1ZO*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > fv/v|  
  { -s33m]a;  
typedef Ret result_type; D:6N9POB  
} ; C\/b~HU  
对于单参数函数的版本: l3\9S#3-^  
PbQE{&D#  
template < typename Ret, typename V1 > I*9Gb$]=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > BiE$mM  
  { #4lHaFq  
typedef Ret result_type; (I!1sE!?1  
} ; 2X^iV09  
对于双参数函数的版本: 'N|2vbi<  
rNxG0^k(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7s!AH yZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > fGG 9zB6  
  { @21u I{  
typedef Ret result_type; L*IU0Jy>  
} ; +Bn?-{h=  
等等。。。 KG-UW  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I,w^ ?o  
dkETM,  
template < typename Func > i >J:W"W   
struct func_return Ipg\9*c`  
  { ym[+Rw  
template < typename T > ,A^L=+  
  struct result_1 &'NQ)Dn  
  { {#0Tl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; % hNn%Oy:E  
} ; <w;D$l}u  
L#[HnsLp_  
template < typename T1, typename T2 > G1A$PR  
  struct result_2 Dn: Yi8=  
  { VDPxue  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g8Ok ^  
} ; A?\h|u<  
} ; D`8E-Bq  
s^obJl3  
I? A~zigO  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7/ 4~>D&-b  
RlPjki"Mg  
template < typename Func, typename aPicker > l(.7t'  
class binder_1 :S#eg1y.w]  
  { vW9^hbdx  
Func fn; {~":;  
aPicker pk; X3 <SP  
public : Yo>%s4_,  
DCz\TwzU  
template < typename T > N4' .a=1  
  struct result_1 h!ZZ2[  
  { d"z *Nb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0H; "5  
} ; R,uJK)m  
Wnb)*pPP  
template < typename T1, typename T2 > < JGYr 4V  
  struct result_2 pVdhj^n  
  { zf}rfn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u|(aS^H=q  
} ; 9tW3!O^_  
(69kvA&|q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} O2/%mFS.  
H 3W_}f  
template < typename T > x/pC%25  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o-~-F+mj#  
  { )tJL@Qo  
  return fn(pk(t)); .n?5}s+q  
} D 86 K$IT  
template < typename T1, typename T2 > ~Ay  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S^*(ALFPj  
  { :h3#1fko  
  return fn(pk(t1, t2)); pIk4V/ fy  
} ,q{lYX83S  
} ; 0%vixR52  
L2:oZ&:u`J  
e,PQ)1  
一目了然不是么? %w;1*~bH  
最后实现bind m~b#:4D3  
r9U[-CX:"  
<6~/sa4GN  
template < typename Func, typename aPicker > `PXoJl  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !.x=r  
  { O%r S;o  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :==UDVP  
} lsTe*Od  
7N&3FER  
2个以上参数的bind可以同理实现。 EuhF$L1  
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。 ={e#lC  
$u/8Rp  
十一. phoenix W+fkWq7`Xx  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: zW|$x<M^  
LA(f]Xmc  
for_each(v.begin(), v.end(), XyN`BDFi  
( yTMGISX5  
do_ ?)i6:76(  
[ gME:\ud$  
  cout << _1 <<   " , " p8 E;[  
] P2<gHJ9t  
.while_( -- _1), ?etj.\q6  
cout << var( " \n " ) C{lB/F/|!  
) 7!]k#|u  
); w+:+r/!g  
#)Id J]  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: f?oI'5R41  
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 B$iMU?B3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9}7oKlyk  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *R1d4|/G  
cHfK-R  
]}*G[[ ^p  
template < typename Cond, typename Actor > +LvZ87O^~  
class do_while SV$ASs  
  { < :S?t2C  
Cond cd; GcU(:V2o  
Actor act; zXA= se0U  
public : [bQ8A(u  
template < typename T > ^+YGSg7  
  struct result_1 ^+.e5roBKj  
  { yDl5t-0`  
  typedef int result_type; 4.$hHFqS^5  
} ; |G5=>W  
iyHp$~,q?t  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Av\ 0GqF  
HvL9;^!  
template < typename T > *>R/(Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l-JKcsM  
  { 6r ?cpJV{  
  do U7f#Z  
    { 60SenHKles  
  act(t); ?N9adL &b  
  } l7FZ;%&  
  while (cd(t)); M zA  
  return   0 ; {;wK,dU  
} Sxx.>gP"61  
} ; \p_8YC  
SK~;<>:37  
/3bca!O  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). dh7)N}2  
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。 $(!D/bvJ  
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。 NC#kI3{  
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。 2T{-J!k  
下面就是产生这个functor的类: IT{.^rP  
iKCTYXN1(  
.,(uoK{  
template < typename Actor > S -mzxj  
class do_while_actor FkkZyCqZ`  
  { y0Q/B|&[  
Actor act; xHR+((  
public : $T@xnZ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7~k~S>sO  
pu m9x)y1  
template < typename Cond > }G0.Lq+a  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )l81R  
} ; 2+hfbFu,1  
J0Rz.=Y  
ps4Wwk(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 B[k+#YYY  
最后,是那个do_ AF{7<v>/P  
DdA}A>47  
0 Ci"tA3"  
class do_while_invoker T[2f6[#[_  
  { B3k],k  
public : `qy6 qKl N  
template < typename Actor > ~dX@5+Gd  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const NU 6Kh7  
  { 4N^Qd3[d  
  return do_while_actor < Actor > (act); :j50]zLy{  
} hghto \G5Y  
} do_; x%Y a*T  
DqC}f#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `W;cft4  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 E* DVQ3~  
最后来说说怎么处理break和continue %W|Zj QI^  
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。 @XSu?+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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