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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda YH&=cI@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1U 6B$(V^i  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, g@.$P>Bh  
y.rN(  
(eHyas %X  
Vwkvu&4  
  class filler nM,:f)z  
  { O'y8q[2KE  
public : i+_LKHQN  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} SQKhht`M  
} ; gFDnt  
]%Q!%uTh  
k6G _c;V  
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:  T]#V  
<`H0i*|Ued  
ll:UIxx  
ZnG.::&:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); h^M_yz-f  
 bGRt  
qQ@| Cj  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 WK ~H]w  
hW^,' m  
x 7j#@C  
9T,/R1N8  
二. 战前分析 .tBlGMcN  
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。 0-. d{P  
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 8{ zX=  
`Q] N]mK  
&Y@i:O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |3H+b,M5  
  /* --------------------------------------------- */ )2}R1K>  
vector < int *> vp( 10 ); \2SbW7"/;P  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); m'4f'tbN  
/* --------------------------------------------- */ )^2eC<t  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); qd`e:s*%  
/* --------------------------------------------- */ >lI7]hbIs  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {SoI;o_>  
  /* --------------------------------------------- */ DaQ"Df_X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); UKS5{"=T[  
/* --------------------------------------------- */ #c"eff  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); d,<ni"  
NBikYxa  
RNg?o [S  
96=<phcwN[  
看了之后,我们可以思考一些问题: D3pz69W  
1._1, _2是什么? b 2gng}  
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。 h Yu6PWK  
2._1 = 1是在做什么? Z;0~f<e%  
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。 X{9^$/XsJ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 q z)2a2C  
a#oROb-*~  
 Fr%#  
三. 动工 ! 'zd(kv<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: e#Tv5O  
+pofN-*%  
>{#JIG.  
%#6@PQ[R.  
template < typename T > fF Q|dE;cF  
class assignment TlG>)Z@/  
  { N&9o  1_}  
T value; T j$'B[cv  
public : !avol/*  
assignment( const T & v) : value(v) {} +WX/4_STV  
template < typename T2 > }gp@0ri%5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } B(Sy.n  
} ; [&x9<f6  
`lhw*{3A  
AGBV7Kk  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 GP:<h@:798  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment m</m9h8  
]#/nn),Z  
+UzQJt/>>  
W4^L_p>Tm^  
  class holder 6FS%9.Ws  
  { kY0HP a  
public : $|4@Zx4vf  
template < typename T > $vn6%M[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3JazQU  
  { #3uv^m LGa  
  return assignment < T > (t); (vXr2Z<l  
} A5l Cc b  
} ; 7ZcF0h  
ycA<l"  
*$p*'vR  
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: h my%X`%j  
r )|3MUj  
  static holder _1; i~B?p[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {UiSa'TR1b  
r(,U{bU<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HC`0Ni1  
而不用手动写一个函数对象。 sXLW';Fz  
>.:+|Br`  
n@p]v*  
}{0}$#z u  
四. 问题分析 F72#vS j  
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。 d^=BXC oC  
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。 fN vQ.;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 RTtKf i}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 C{)1#<`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 l;8t%JV5  
?%kgfw@)  
五. 问题1:一致性 yD[d%w  
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?| Cq5.gkS<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 T,38Pu@r  
,@$5,rNf  
struct holder g[xoS\d  
  { 0uy'Py@2<  
  // 5Cf!NNV  
  template < typename T > 4jT6h9%  
T &   operator ()( const T & r) const /2^L;#  
  { _~FfG!H ^X  
  return (T & )r; aq,1'~8XR  
} xC76jE4  
} ; '|yxB')  
(P>nA3:UXB  
这样的话assignment也必须相应改动: *,u3Wm|7  
2=cx`"a$  
template < typename Left, typename Right > ,05PYBc3  
class assignment y<`5  
  { LKN7L kl  
Left l; @2(u=E:^  
Right r; MGdzrcF  
public : "M%R{pGA7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8t+eu O  
template < typename T2 > ]4~Yi1]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +IZ=E >a  
} ; VZ]iep  
UB~K/r`.|  
同时,holder的operator=也需要改动: e02Hf{eOfw  
Ae5A@4  
template < typename T > F`=p/IAJK  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0d2P   
  { (3e.q'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); U1\EwBK8*T  
} 3Tr,waV  
ammi4k/  
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。 fe .=Z&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 c!w[)>v  
}G4I9Py  
return l(rhs) = r; "&L8d(ZuA  
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。 ,%!m%+K9a  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: g-3^</_fZ  
&YFe"C  
template < typename Tp > y_PA9#v7  
class constant_t #N{]  
  { /R&`]9].s  
  const Tp t; !Uiq3s`1T  
public : p.:651b  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} wm@m(ArE=  
template < typename T > 5Fydh0.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @ZEBtM%.O  
  { =DwLNyjU4  
  return t; YNr5*P1  
} N:G]wsh  
} ; ?mMM{{%(.  
_\AQJ?< M  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *QK) 1Y1W  
下面就可以修改holder的operator=了 r3V1l8MV  
5(~Lr3v0  
template < typename T > 4U2{1aN`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const lpT&v ;$`  
  { &M-vKc"d  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); sRB=<E*_  
} # epP~J_f  
wv~:^v'  
同时也要修改assignment的operator() dv+Gv7&2/  
x,n l PU  
template < typename T2 > LhG\)>Y%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {S0-y  
现在代码看起来就很一致了。 av'DyNW\  
CU=sQfE  
六. 问题2:链式操作 tSy 9v  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |JkfAnrN$I  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 9hr7+fW]t  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 NuOA'e+i  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 3a:Hx| Yg  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8Z !%rS  
,ye}p 1M  
template < typename T > 8T+9 fh]I  
struct result_1 >H+t ZV  
  { (wj:Gc  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?}`- ?JB1  
} ; c0wLc,)G  
!'_7MM  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: !B`z|#  
F{mUxo#T  
template < typename T > ;R= n<=Axa  
struct   ref re*Zs}(N\  
  { @ ]u@e4T  
typedef T & reference; EIw] 9;'_  
} ; Tm^kZuT{  
template < typename T > RUY7Y?  
struct   ref < T &> 97Dq;  
  { cfmLErkp  
typedef T & reference; ,h=a+ja8  
} ; ,^bgk -x-  
:2lpl%/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <M9NyD`  
?22U0UF  
template < typename T > s AFn.W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :uo)-9_  
  { =`x }9|[  
  return l(t) = r(t); /mwUDf6x  
} J4+WF#xI2  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ;_\y g)X,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Hn >VPz+I  
Bq$IBAot  
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 f?d5Ltg   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =]%,&Se  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /KvJjt'8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _Q:z -si  
最后的布局是: OUWK  
                Add 89>}`:xS^  
              /   \ af<h2 r  
            Divide   5 np2&W'C/i  
            /   \ ?OW!D?  
          _1     3 g}!{_z  
似乎一切都解决了?不。 \me5"ZU  
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。 -] wEk%j  
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。 8XJi}YPQ  
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: Q z(n41@`  
G,>YzjMY`  
template < typename Right > \k5"&]I3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {9(0s| pr  
Right & rt) const -ED} 6E  
  { y pEMx'p  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k.C&6*l!5;  
} } E ]l4N2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #b/L~Bw[  
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。 dQT[pNp:  
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。 pO *[~yq5  
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。 t+ w{uwEY  
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。 a X1b(h2  
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? u<8b5An;  
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: 7j)ky2r#  
GXxI=,L8F  
template < class Action > ~~Bks{"BS  
class picker : public Action D\G.p |9=  
  { /a*){JQ5j  
public : S3M!"l  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #OPEYJ;*9d  
  // all the operator overloaded gy@=)R/~  
} ; eP" B3Jw  
 @_f^AQ  
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。 ,c:NdY(,)  
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: zg3kU65PJE  
uD@ ZM  
template < typename Right > ^"O>EY':  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const p _[,P7  
  { O:#YLmbCN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rJGh3%  
} c#TY3Z|  
PS" rXaY  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ?o[h$7` o6  
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。 ^2}HF/  
e_e\Ie/pDc  
template < typename T >   struct picker_maker .;g kV-]  
  { {ol7*%u  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Uj;JN}k  
} ; 7LU^Xm8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $M)SsD~  
  { W:8MqVm34  
typedef picker < T > result; )T"Aji-hy  
} ; |l8=z*v<  
(mp  
下面总的结构就有了: oc)`hg2=  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 <=p>0L  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 0 aH&M4  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .^*;hZ~4%  
至此链式操作完美实现。 B!pz0K*uG  
zYV{ |Z  
p/ xlR[  
七. 问题3 mDz44XO   
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 b 9rQQS  
&V1d"";SZ  
template < typename T1, typename T2 > vD@|]@gq  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4/~x+tdc  
  { kr+p&|.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Uk]jy>7;!  
} V<#KFm$>C  
Hmr f\(x  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: t3<8n;'y:  
@=l6zd@  
template < typename T1, typename T2 > ~(v5p"]dj  
struct result_2 a%.W9=h=M(  
  { tkZUjQIX  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; s8&q8r7%  
} ; ~2\Sn-`  
+# 'w} P  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? d)1gpRp  
这个差事就留给了holder自己。 AE>W$x8P  
    Bk\Y v0  
msgR"T3'  
template < int Order > o3hgkoF   
class holder; ;Tr,BfV|Bf  
template <> F}{%*EJ  
class holder < 1 > QP.Lq }  
  { -9FGFBm4]  
public : ld ]*J}cw  
template < typename T > 1s(T#jh  
  struct result_1 g ptf*^s  
  { xjr4')h  
  typedef T & result; :+DrV\)  
} ; SI~jM:S}  
template < typename T1, typename T2 > jbipNgxkr  
  struct result_2 vN^.MR+<  
  { cy.r/Z}  
  typedef T1 & result; ~D3 S01ecM  
} ; s>o#Ob@4'  
template < typename T > oaqH@`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m|W17LhW{  
  { ]UUa/ep-  
  return (T & )r; T+nID@"36  
} 0Q a 0  
template < typename T1, typename T2 > Y]L4,V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const avq$aq(3&  
  { (a#gCG\  
  return (T1 & )r1; #?w07/~L  
} LH2B*8=^2  
} ; =_#b .8K  
.fJ8  
template <> N-QS/*C.~  
class holder < 2 > Qpv#&nfUi6  
  { BzS4:e<  
public : E;CM"Y*  
template < typename T > qZ^ PC-  
  struct result_1 0\:= KIY.  
  { x7/Vf,N  
  typedef T & result; Oe;#q  
} ; w"?Q0bhV9y  
template < typename T1, typename T2 > 86)2\uan  
  struct result_2 ~g/"p`2-N  
  { A9b(P[!]T:  
  typedef T2 & result; |&8XmexLb  
} ; Mu>  
template < typename T > :41Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =KHb0d |.  
  { boEQI=!j\+  
  return (T & )r; S?b&4\:  
} N_K9H1 r  
template < typename T1, typename T2 > uQvTir*e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7 2JwG7qh  
  { ^}Vc||S  
  return (T2 & )r2; neM.M)0  
} c`;oV-f  
} ; ]0*aE  
iSO xQ  
aI&~aezmN  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 `hO%(9V9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 56z>/`=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?@4Mt2Z\  
AB/${RGf+  
return l(i, j) = r(i, j); |K1S(m<F  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) a6n@   
> pb}@\;:  
  return ( int & )i; y!gPBkG&3n  
  return ( int & )j; xR0*w7YE  
最后执行i = j; e-y$&[  
可见,参数被正确的选择了。 &zF>5@fM  
UDr 1t n  
vU,7Y|t`  
V\zcv@  
(.P}>$M9  
八. 中期总结 `15}jTi  
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: +8zACs{p  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 U\lbh;9G  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 E2r5Pg  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor aInt[D(  
~|Vq v{  
qI9j=4s.  
6ioj!w<N  
Pg T3E  
+pqbl*W;1  
九. 简化 uSR%6=$  
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。 bs|gQZG  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 y[$UeE"0  
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@R n)D  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 HjA~3l7  
  +-*/&|^等 E~}H,*)  
2. 返回引用。 $a~  
  =,各种复合赋值等 N9M}H#  
3. 返回固定类型。 TNqL ')f  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4j3_OUwWZx  
4. 原样返回。 5go)D+6s  
  operator, ;xiN<f4B  
5. 返回解引用的类型。 )8oyo~4?  
  operator*(单目) .t\J @?Z  
6. 返回地址。 L;opQ~g  
  operator&(单目) ra*|HcLD  
7. 下表访问返回类型。 6<W^T9}v@/  
  operator[] h>!h|Ma  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :epBd3f  
  operator<<和operator>> A x8>  
YaS!YrpI  
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。 Q.$8>)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R?)Yh.vi=t  
5/P. 4<c7  
template < typename Left > X'$H'[8;C  
struct value_return |u%;"N'p)  
  { 1R@G7m  
template < typename T > ;g?PK5rB(  
  struct result_1 %TFsk  
  { F.y_H#h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Jf2JGTcm  
} ; D,.`mX  
ub8d]GZJ  
template < typename T1, typename T2 > R-zS7Jyox  
  struct result_2 ,Dv*<La`\  
  { ]mtiIu[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~s&r.6 DW  
} ; S Yi!%  
} ; X$;x2mz nM  
]Y]]X[@  
!QVhP+l'H  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ).jQ+XE'>  
!:\0}w$-  
下面我们来剥离functor中的operator() GCYXDovh  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |e#W;q$v  
eMdP4<u  
return l(t) op r(t) Os[z >H?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) m<j;f  
return op l(t) n#"G)+h3#  
return op l(t1, t2) k 76<CX  
return l(t) op CP9Q|'oJ  
return l(t1, t2) op &V axv$v}  
return l(t)[r(t)] !j7mY9x+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] vW.f`J,\D'  
VOj7Tz9UD  
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: \1<aBgK i  
单目: return f(l(t), r(t)); cPZ\iGy  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); F6 ~ ;f;  
双目: return f(l(t)); /D9#v1b  
return f(l(t1, t2)); _}47U7s8  
下面就是f的实现,以operator/为例 jl}9R]Y_2  
J1(SL~e],  
struct meta_divide "\Dqtr w  
  { Y!]a*==  
template < typename T1, typename T2 > }8 ;,2E*z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) H5d@TB, `  
  { 56YqYu.  
  return t1 / t2; ='.b/]!_  
} 0 J"g"=  
} ; u `ww  
l$!ExXEZO;  
这个工作可以让宏来做: V"8Go;[  
&&$*MHJ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ T0fm6 J  
template < typename T1, typename T2 > \ Hj`'4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; KU "+i8"  
以后可以直接用 sE]z.Po=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9E5*%Hu_  
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 yT<"?S>D  
(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。。。) n'vdA !R  
? .B t.  
j@nK6`d+1  
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 JO]?u(m01  
19R~&E's  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &to~#.qc  
class unary_op : public Rettype b"o\-iUioe  
  { I3.JAoB>!  
    Left l; _0 4 3,  
public : ]Rf$&7`g{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} F&p42!"  
?2o+x D2  
template < typename T > t^B s3;E^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const roriNr/ e  
      { 1k"t[^  
      return FuncType::execute(l(t)); ;xh.95BP`  
    } =_E$* }  
8@;R2]Q  
    template < typename T1, typename T2 > IV1O/lGp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '%e@7Cs  
      { )Dv;,t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 66B,Krz1n  
    } \COoU("  
} ; (JOR: 1aT  
Z! /_H($  
Yt_tAm  
同样还可以申明一个binary_op 6&i])iH  
7^.g\Kt?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j?tE#  
class binary_op : public Rettype +#>nOn(B  
  { $pPc}M[h  
    Left l; 6C"${}S F`  
Right r; jN= !Q&^i[  
public : {LKW%G7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} GRj [2I7:  
]n1#8T&<*z  
template < typename T > fi'zk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LD WYFOGQ  
      { sjLm-pn3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); xzx~H>M  
    } 6e,IjocsB  
mbhh  
    template < typename T1, typename T2 > |w~*p N0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (:H4  
      { oKkDG|IE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); wE9z@\z]  
    }  R'_F9\  
} ; m/g[9Y  
mm!JNb9(  
;)f,A)(Z  
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 asvM/ 9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 u&`rK7 J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /&=y_%VR  
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。 {O=_c|u{N  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Y^#>3T  
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。。。 (3x2^M8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [ x.]  
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) q2Sc{E>[  
下面是修改过的unary_op A] 'XC"lS  
6~!7?FK  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _jCu=l_  
class unary_op yJ; ;&  
  { #K-O<:s=y  
Left l; {vd +cE  
  g_Y$5ft`  
public : Q 'e[(^8  
1D"EF  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Sng3B  
/sB,)> X  
template < typename T > 2jQ?-/Q8#  
  struct result_1 Wb^g{F!W  
  {  GVu-<R  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d_V7w4lK  
} ; v~dUH0P<>e  
F CfU=4O  
template < typename T1, typename T2 > W-1Ub |8C  
  struct result_2 9-=kVmT&g  
  { |M?VmG/6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m aQDD*  
} ; Rh@UxNy\,  
8"wavh|g4  
template < typename T1, typename T2 > ll"6K I'X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KAy uv  
  { /T&+vzCF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); YpSK |(  
} a\ MJh+K  
Hs.5@l  
template < typename T > q"g4fzCD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9Pm|a~[m  
  { \S?;5LacZ  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1$yS Ii  
} 2+YM .Zl  
YMwL(m1  
} ; |' kC9H[>  
DT]3q4__Q  
,{RWs^W2  
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 %LL?'&&  
好啦,现在才真正完美了。 I'R|B\  
现在在picker里面就可以这么添加了: )4 w 3$Q  
90Z4saSUw  
template < typename Right > y8di-d3_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;ejtP #$  
  { j{%'A  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8;,(D# p  
} `C*psS  
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。 ARB^]  
<5c^DA  
cn$0^7?  
p!LaR.8]  
u&Xn#f h  
十. bind ^12}#I  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 LtDGu})1  
先来分析一下一段例子 >$A,B  
VsRdZ4  
C #@5:$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} S)@) @3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _~b]/]|z#N  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Oimq P  
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。 (Vy`u)gG  
我们来写个简单的。 l\=He  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: KJ6:ZTbW  
对于函数对象类的版本: `hl1R3nBM  
Wl>$<D4mO[  
template < typename Func > 9>L{K   
struct functor_trait KSl@V>!_  
  { yuB\Z/  
typedef typename Func::result_type result_type; 8&y3oxA,  
} ; p@=B\A]  
对于无参数函数的版本: =/^{Pn  
FPuF1@K  
template < typename Ret > j2!^iGS}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > z]Mu8  
  { 6Y= MW{=F  
typedef Ret result_type; `SESj)W(y  
} ; ].*I Z  
对于单参数函数的版本: 9Or  
l:"zYcp%  
template < typename Ret, typename V1 > (qy82F-|2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > x4S0C[k  
  { l`<u\],  
typedef Ret result_type; 0o&c8?@j  
} ; - z"D_5  
对于双参数函数的版本: l*4_  
CEb al\R  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6%UhP;(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > I/w=!Ih  
  { pS<j>y  
typedef Ret result_type; 0VlB7oF  
} ; ew6\Z$1c~  
等等。。。 2/G`ej!*  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \}}) U#   
vZ2/>}!Z=  
template < typename Func > 4>8'.8S   
struct func_return Z^vcODeC$  
  { iN@+,]Yjl  
template < typename T > JlN<w  
  struct result_1 ' +[fJ>Le  
  { J@ pCF@'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3%SwCYd  
} ; T,Zfz9{n  
y e1hcQ  
template < typename T1, typename T2 > "': u#UdS  
  struct result_2 tm280  
  { `!iVMTp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;K<W<v5m0N  
} ; N2S7=`5/T  
} ; roG f &  
n g?kl|VG  
_0]{kB.$_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 B[6y2+6$0  
3a]Omuu|=  
template < typename Func, typename aPicker > xp"5L8:C  
class binder_1 mg7Q~SLL{  
  { 4XL]~3 c  
Func fn; `$, \B  
aPicker pk; Qh. : N  
public : $j!VJGVG  
cu V}<3&  
template < typename T > } h pTS_  
  struct result_1 /iekww^54  
  { G_UxR9Qo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $x %VUms  
} ; `^7ARr/  
Ohmi(s   
template < typename T1, typename T2 > l^ aUN  
  struct result_2 U[ $A=e?\Y  
  { *q.qO )X}3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z#lZn!EbK  
} ; 5U^  
J3B]JttU  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} g5*Zg_G/  
+u:Q+PkM  
template < typename T > s1eGItx[w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m pWmExQ  
  { hh!^^emo  
  return fn(pk(t)); iX{Lc+u3  
} f;;(Q-.  
template < typename T1, typename T2 > SH/KC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !?7c2QRN  
  { [z1[4  
  return fn(pk(t1, t2)); ? }2]G'7?  
} )"IBw0]  
} ; mqg[2VTRP  
fQ^45ulz  
Gn*vVZ@`x  
一目了然不是么? t(|\3$z  
最后实现bind 9Xg+$/  
?{ "_9g9  
D e>'  
template < typename Func, typename aPicker > od7 [h5r  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) wh\J)pA1  
  { ]KS|r+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Olg@ Ri  
} Qifjv0&;u  
5 ap~;t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 h] (BTb#-  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 (P-Bmu!s  
{:VUu?5-t;  
十一. phoenix szY=N7\S*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <MlRy%3Z  
|d* K'+  
for_each(v.begin(), v.end(), '= _}&  
( s.E}xv  
do_ 4wZ{Z 2w  
[ CV~\xYY  
  cout << _1 <<   " , " `i8KIE  
] S0_#h)  
.while_( -- _1), BTwLx-p9t  
cout << var( " \n " ) m8q3Pp  
) 7[wHNJ7)r  
); |Go?A/'  
qFo'"z`84  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: H*DWDJxmV  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor s^X(G!V{c  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 mr+J#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ydCVG,"  
R0R Xw  
KB$s7S"=  
template < typename Cond, typename Actor > GT[,[l  
class do_while S aCa  
  { ,7m Rb-*p  
Cond cd; (Yzy;"iAu  
Actor act; *[Ld\lRj  
public : +X4O.6Mn  
template < typename T > OIK14D:  
  struct result_1 ,r{[lD^  
  { k\T,CZ<  
  typedef int result_type; }*{@-v|_R  
} ; "#4p#dM0e  
>g%^hjJ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} u.wm;eK[  
GbC-6.~  
template < typename T > a}Db9=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const etX &o5A  
  { Yq;|Me{h  
  do E\V-< ]o  
    { S~QL x  
  act(t); =X(8 [ e  
  } WKf->W  
  while (cd(t)); K|-?1)Um  
  return   0 ; pSQ)DqW  
} y9?~^pTx  
} ; uaMf3HeYV  
B5>1T[T'-  
>^#OtFHuT)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). TO.71x|  
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。 H+:SL $+<o  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 pu(a&0  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 03ol!|X "9  
下面就是产生这个functor的类: as1ZLfN.  
(nk)'ur.  
D-7PO3F:F  
template < typename Actor > *xEcX6ZHX  
class do_while_actor 93="sS  
  { &UhI1mi]h  
Actor act; ?UC3ES  
public : _pSCv:3T  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =&QC&CqEi  
~Qzb<^9]  
template < typename Cond > W+[XNIg5   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `C~RA, M  
} ; Y}_J@&:  
WPBn?vb0<  
{*VCR  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )J?Nfi%  
最后,是那个do_ ~n:dHK`  
Ys@M1o  
LRO'o{4$E  
class do_while_invoker S^,1N 4  
  { I#0WN  
public : W+3ZuAP\n  
template < typename Actor > , Vz 1l_7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]Mu + DZ  
  { 8r^~`rL  
  return do_while_actor < Actor > (act); pyEi@L1p  
} @1#QbNp#  
} do_; jseyT#2  
! 6kLL  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3V]B|^S  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 kG:,Ff>  
最后来说说怎么处理break和continue q=bW!.#?  
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。 DPuz'e*  
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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