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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda \a!<^|C&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0 Yp;?p^  
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, tTgW^&B  
J[l K  
N;HvB:c  
0u_'(Z-^2  
  class filler gUp0RPs  
  { To`?<]8  
public : 'UxA8i(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0"`skYJ@  
} ; 7L*`nU|h  
5 %Gf?LyO  
v,0DGR~  
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: pB./L&h  
i`qh|w/b_  
`2PT 8UM  
9o`3g@6z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7 SZR#L  
.Dm{mV@*T  
5*$Zfuf  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^= G+]$8  
9x!y.gx  
%u}sVRJ  
vknFtpx  
二. 战前分析 Vd4osBu{fY  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ;"Y6&YP<  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 &UR/Txnu  
U:r2hqegd  
7W"menw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w3>|mDA}I  
  /* --------------------------------------------- */ _u$K Lqt/,  
vector < int *> vp( 10 ); ]Ho`*$dD  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); N3p3"4_]fy  
/* --------------------------------------------- */ rRYf.~UH@P  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Q_.Fw\l$`  
/* --------------------------------------------- */ FS:WbFmc  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); vEGK{rMA  
  /* --------------------------------------------- */ Ysu/7o4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5ov%(QI  
/* --------------------------------------------- */ :(Bi {cw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $Stu-l1e a  
$P3nP=mf  
[3Rj?z"S  
?sYjFiE  
看了之后,我们可以思考一些问题: &v,p_'k  
1._1, _2是什么? Hea<!zPH  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 hT"K}d;X  
2._1 = 1是在做什么? W<"\hQI  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 =L%3q<]p  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 [<QWTMjR  
5eA]7$ic  
m12 B:f  
三. 动工 9DX3]Z\7X  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: G,*s9P]1  
ISew]R2  
"'Uk0>d=_I  
B:cOcd?p  
template < typename T > Q%^bA,$&D  
class assignment 6l'y  
  { mNoqs&UB  
T value; ?` i/  
public : 3:1 c_   
assignment( const T & v) : value(v) {} $:!T/*p*  
template < typename T2 > Hw&M2a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } u,:`5*al{  
} ; Bw.&3efd  
NCt sx /C  
()?co<@(l  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 p)xI5,b$9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )7g_v*  
*(B[J  
<t% A)L%  
VY@hhr1s~  
  class holder g/p9"eBpq  
  { 9'g{<(R]  
public : 2j1v.%  
template < typename T > \[1CDz=}1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const r:4IKuTR  
  { E2'e}RQ  
  return assignment < T > (t); ZGhoV#T@  
} %+ a@|Z   
} ; mX@* 2I  
K-C-+RB  
[[h)4H{T  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 9X9zIh]JV  
QYXx7h r=$  
  static holder _1; 'hw@l>1\9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5l0rw)  
O7'3}P;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @n* D>g  
而不用手动写一个函数对象。 k=2l9C3Z  
Cf[F`pFM  
jDXGm[U  
e-3pg?M  
四. 问题分析 myOX:K*  
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。 kDY]>v  
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。 `yX+NRi(s  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 x9A ZS#e)[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %L>nXj  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~PW}sN6ppG  
iCRw}[[  
五. 问题1:一致性 <<5 :zlb  
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?| |!5T+H{Sj  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |#:dC #  
ZHECcPhz  
struct holder :*:fu n  
  { cN}A rv  
  // jI`To%^ Y  
  template < typename T > U4l*;od  
T &   operator ()( const T & r) const W<|K  
  { Bi :wP/>v  
  return (T & )r; H9Q7({v  
} a& aPBv1  
} ; >"g<-!p@  
vLFaZ^(  
这样的话assignment也必须相应改动: vq:OH H  
i2a"J&,6O  
template < typename Left, typename Right > J&ECm+2  
class assignment m4SXH> o  
  { :#:O(K1PW  
Left l; I= h4s(  
Right r; 8Gl5)=2  
public : ^}/ E~Sg7\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W$Q)aA7  
template < typename T2 > *r,&@UB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <&s)k  
} ; w[7.@%^[  
J*~2 :{=%  
同时,holder的operator=也需要改动: gq_7_Y/  
=>}.W:=  
template < typename T > dwbY"t[9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const d3=6MX[c  
  { +<WRB\W  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); NU&^7[!yl  
} KR+BuL+L  
4:eq{n  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 \P~rg~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 hf+/kc!>i  
_O)2  
return l(rhs) = r; {&}/p-S  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 T19rbL_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e(=~K@m  
QB3d7e)8>  
template < typename Tp > @S"pJeP/f  
class constant_t a3dzok  
  { #w,WwL!  
  const Tp t; oz0n$`O$/  
public : w^rb|mKo  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} a}qse5Fr  
template < typename T > M`+e'vdw  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !P60[*>  
  { O})u'  
  return t; J={OOj  
} H")N_BB  
} ; <m /b]|  
_{*$>1q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  @6YBK+"  
下面就可以修改holder的operator=了 ZA_zKJ[[7  
nze1]3`  
template < typename T > &.  =}g]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Z"n'/S:q  
  { "gbnLKs  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); q?Ku}eID3  
} MX`Wg  
j*H;a ?Y  
同时也要修改assignment的operator() x<*IF,o  
BsK|:MM]  
template < typename T2 > aFr!PQp4{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } vpeBQ=2\  
现在代码看起来就很一致了。 6a%:zgkOpu  
8>VI$   
六. 问题2:链式操作 [Zt# c C+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &J;H@d||  
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。 KI Plb3oh  
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。 TvWU[=4Yk  
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。 =|gJb|?w  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct s la*3~ ?*  
])QO%  
template < typename T > )+w/\~@  
struct result_1 qJ X+[PJ  
  { B3cf] S%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Iu-'o  
} ; QxL@'n#5   
z{`6#  
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: zJfK4o  
B-\,2rCCZ  
template < typename T > LZUA+x(  
struct   ref (zS2Ndp  
  { ^.@yF;H  
typedef T & reference; O>SuZ>g+7  
} ; k(-Z@   
template < typename T > JtYYT/PB  
struct   ref < T &> J@ktj(  
  { -}_cO|kk  
typedef T & reference; /63 W\  
} ; waXDGdl0  
^sT +5M^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?#BZ `H  
W>}Qer4  
template < typename T > Dm|gSv8d,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const y$j1?7  
  { <ELziE~>V  
  return l(t) = r(t); BcZEa^^~os  
} %z-dM` i  
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。 f[JI/H>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Y)Znb;`?a  
?jNF6z*M6  
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 HUU >hq9  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Kf05<J!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 zdLVxL>87  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 I;kf #nvao  
最后的布局是: ub`z7gL  
                Add /'&.aGW4%  
              /   \ *Nv y+V  
            Divide   5 k_*XJ<S!Y  
            /   \ rPiiC/T.`  
          _1     3 YW8K $W  
似乎一切都解决了?不。 '?{0z!!  
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。  /,1SE(  
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。 LKR==;qn  
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: "xD}6(NL(r  
F* 3G _V  
template < typename Right > TnN^2:cU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &5kZ{,-eM  
Right & rt) const @9_nwf~X4  
  {  &7L~PZ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (MgL"8TS  
} ur/Oc24i1n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 U;';"9C2>  
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。 jo,6Aog|u  
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。 \3t,|%v  
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。 lQh E]m>+  
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。 =w',-+@  
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? I;Al? &uw  
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: \yih 1Om>~  
U9<_6Bsd  
template < class Action > W:VW_3  
class picker : public Action n\Z^K  
  { tv 4s12&  
public : Fy 4Tvg  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,pDp>-vI%  
  // all the operator overloaded 3 R5%N ~  
} ; lp:_H-sG  
u{g]gA8s  
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。 :FoO Q[Q  
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: ~8jThi U  
K H>Sc3p  
template < typename Right > CCuxC9i7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !(W[!%  
  { beJZ pg  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &e%{k@  
} H,(F1+~d  
96vj)ql  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > qA UaF;{  
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。 ge^!F>whr  
h^%GE;N  
template < typename T >   struct picker_maker =RQ )$ %  
  { .>k=A|3G  
typedef picker < constant_t < T >   > result; AU0$A403  
} ; hX0RET  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > G+ :bL S#:  
  { 2#'rk'X,K  
typedef picker < T > result; VKT@2HjNT`  
} ; jZa25Z00  
OF-E6bc  
下面总的结构就有了: w>v5oy8s-  
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。 X"kXNKV/n  
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。 >ysriPnQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 K{|w 43>D  
至此链式操作完美实现。 $TR=3[j  
n)tU9@4Np  
B:e.gtM5  
七. 问题3 3|q2rA  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 /r>IV`n{  
e-~hS6p(  
template < typename T1, typename T2 > =ZG<BG_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Er`TryN|}  
  { grGhN q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )qbI{^_g  
} ~af8p {  
fG<Dhz@  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 9Kc0&?q@D  
+VwV5iy[`  
template < typename T1, typename T2 > h{\t*U 54'  
struct result_2 D`V6&_. p  
  { Po!oN~r  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; et@">D%;]  
} ; \.5F](:  
k - FB  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ,(6)ghr  
这个差事就留给了holder自己。 }bZ 8-v  
    {":c@I  
+IvNyj|  
template < int Order > VxNXd?  
class holder; L?C\Q^0"`G  
template <> !syU]Yk  
class holder < 1 > (viWY  
  { bi+9R-=&  
public : KCE=|*6::|  
template < typename T > 5n:nZ_D  
  struct result_1 g&Z"_7L~  
  { N A8 sN  
  typedef T & result; _jW>dU^B  
} ; `a-Bji?  
template < typename T1, typename T2 > %z30=?VL  
  struct result_2 gRHtgR)T3  
  { z3clUtC+  
  typedef T1 & result;  64SW  
} ; H4W1\u  
template < typename T > [U swf3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S[Vtq^lU  
  { |0lLl^zp  
  return (T & )r; 3]N q@t  
} wXz\NGW  
template < typename T1, typename T2 > Qy/uB$q{A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #kj~G]QA  
  { ]Z=Ij gr$  
  return (T1 & )r1; (/-lV&eR  
} v3 -5"q!Sq  
} ; VDG|>#[!  
tp@*=*^I  
template <> ~H7!MC~K  
class holder < 2 > F9%,MSt  
  { : g 5(HH  
public : N=q#y@L  
template < typename T > <o2,HTWNPS  
  struct result_1 ti}f&w ICJ  
  { Zgy7!AF!  
  typedef T & result; DjY8nePyE  
} ; P`tyBe#=  
template < typename T1, typename T2 > \Fq1^ 8qa  
  struct result_2 hv3;irK]&  
  { <Kg2$lu(_`  
  typedef T2 & result; ><cU7 ja[^  
} ; hzv3F9.x  
template < typename T > v_.HGG S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0JK2%%  
  { +N7"EROc  
  return (T & )r; w~]T<^fW~  
} @' d6iYk_  
template < typename T1, typename T2 > "sD1T3!\)Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z0 aUHWms  
  { wE?CvL  
  return (T2 & )r2; 7N| AA^I  
} B@"J]S  
} ; )J&|\m(e  
F.68iN}  
qIz}$%!A  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 *Z >  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9j0o&Xn  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: EsTB(9c?  
mzz$`M 1  
return l(i, j) = r(i, j); f9a$$nb3`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) RtwUb(wn6  
?.Q3 pUT  
  return ( int & )i; )(lJT&e  
  return ( int & )j; <1K7@Tu  
最后执行i = j; 3-iD.IAUm@  
可见,参数被正确的选择了。 IytDvz*|  
8TW5(fl  
oPsK:GC`U  
bJwc1AJgH  
`0rRKlbj4  
八. 中期总结 (n,N8k;  
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: $~G@   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 '$?du~L-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 'AWp6L@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor F5U|9<  
sBU_Ft  
N}DL(-SQ3  
' Rc#^U*n  
Z%OW5]q  
e}e6r3faz  
九. 简化 {yS;NU`2  
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。 ws[/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7E\g &R.  
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: T)~!mifX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \2>3Opt  
  +-*/&|^等 #|?8~c;RWG  
2. 返回引用。 (0R2T"/  
  =,各种复合赋值等 H{%H^t>  
3. 返回固定类型。 XhN{S]Wn  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) </=3g>9Z  
4. 原样返回。 oqYt/4^Q  
  operator, `7\H41%\pp  
5. 返回解引用的类型。 A? r^V2+j  
  operator*(单目) X$^JAZ09  
6. 返回地址。 VX!hv`E  
  operator&(单目) :BD>yOlG  
7. 下表访问返回类型。 /tZ0 |B(  
  operator[] -?z\5 z  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]Jn2Ra"j  
  operator<<和operator>> JD*8@N  
N 2Ssf$  
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。 >Nh`rkR2[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: = ^s$ <  
c0ZaFJ  
template < typename Left > N&m_e)E5c  
struct value_return lE'wfUb  
  { )~dOmfw%|  
template < typename T > PS}73Y#  
  struct result_1 {OP~8e"  
  { 6.19g'{sB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1qZG`Vz  
} ; NO4Z"3Pd_  
S/7l/DFb  
template < typename T1, typename T2 > pV=@sz,G  
  struct result_2 GW/WUzK  
  { RX>2~^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &a6,ln:P  
} ; ?Oc -aa  
} ; kP^*h O!%  
X!c?CL  
w.^yP7:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +?AW>&68y  
3AeH7g4<  
下面我们来剥离functor中的operator() [0!{_E)<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :c:V%0Yji  
.&|L|q}  
return l(t) op r(t) WFDCPQ@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7&|6KN}c  
return op l(t) <u0,Fp  
return op l(t1, t2) eGvOA\y:  
return l(t) op M*`hDdS  
return l(t1, t2) op 6 64q~_@B1  
return l(t)[r(t)] 7n&yv9"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] p+Lv=e)0u  
2*'ciH37  
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: U\bC0q   
单目: return f(l(t), r(t)); sLhDO'kM  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zJC EA  
双目: return f(l(t));  KGT3|)QN  
return f(l(t1, t2)); `eD1|Go9  
下面就是f的实现,以operator/为例 T8Na]V5  
K<RqBecB  
struct meta_divide x0<^<D&Q  
  { 0T9. M(  
template < typename T1, typename T2 > +|&0fGv;d9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6bL~6-h%)  
  { 1-o V-K  
  return t1 / t2; `D2Mss$!  
} ArXl=s';s4  
} ; ti2  
V.VJcx  
这个工作可以让宏来做: !*vBW/  
vD26;S.y[a  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ X"<|Z]w  
template < typename T1, typename T2 > \ {[^#h|U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <5IQc[3]aP  
以后可以直接用 (Ilsk{aB;A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0*yJ %  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 [h-norB((  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) kEP<[K  
niWx^gKb$  
Pm?B 9S  
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 T*+A.G@L"  
eY}V9*.v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ch })ivFP[  
class unary_op : public Rettype >nM%p4E  
  { UA(;fZ@  
    Left l; lT,+bU  
public : >r}Vf9 5[N  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]sL45k2W  
BS2?!;,8  
template < typename T > N!c gN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ChE_unw  
      { vgThK9{m;  
      return FuncType::execute(l(t)); 8Q(8b@ZO,  
    } n9] ~  
P {H{UKs#  
    template < typename T1, typename T2 > Le@? /  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sfI N)jh  
      { BX3lP v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); i0ybJOa4  
    } LNiS`o\  
} ; a.,_4;'UE1  
+)gB9DoK  
O-!,Jm   
同样还可以申明一个binary_op  `{}@@]  
&J(!8y*QyE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v3-?CQb(  
class binary_op : public Rettype I%xn,u  
  { \_U*t!  
    Left l; &t_h'JX&  
Right r; c#pj:f*H  
public : (.Xr#;\(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1JeJxzv>C  
PAoX$q  
template < typename T > o , LK[Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?OsS`)T  
      { y x;h  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); X4Xf2aXI  
    } w+_Wc~f  
7#pZa.B)k  
    template < typename T1, typename T2 > }4h0bI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ym%o}( v-  
      { TQ'e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); p;`N\.ld  
    } ' ^a!`"Bc  
} ; ;rHz;]si  
m[8 @Unt  
/aOlYqM(>  
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 C +@ i  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 fS I%c3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) * nCx[  
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。 I?M@5u  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Tz` ,{k  
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。。。 g+|Bf&_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4_Y!elH)  
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) 5;Ia$lm=y  
下面是修改过的unary_op %6i=lyH-  
5~l2!PY  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =]b9X7}  
class unary_op gZ`DT  
  { `bqzg  
Left l; |Fp'/~|w2d  
  wd+O5Lr.R  
public : .bfST.OA  
H,|YLKg-|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} b:Dg}  
/ O)6iJ  
template < typename T > >{XScxaB`  
  struct result_1 !Uy>eji}  
  { e1 ^l.>2d6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; uV77E*+7\  
} ; c&e0OV\m  
^Y 7U1I  
template < typename T1, typename T2 > ,8VXA +'_  
  struct result_2 s=U\_koyH  
  { xJc.pvVPw  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [YE?OQ7#  
} ; 6b#~;  
s<VJ`Ur  
template < typename T1, typename T2 > LyP`{_"CM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a}yR p  
  { VDn:SGj5  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +WL  D  
} 4Py3I9  
^c'f<<z|7r  
template < typename T > !I7?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `]{Psc6_=  
  { ,`)OEI|1d  
  return OpClass::execute(lt(t)); kf K[u/<i  
} (9'be\  
4(|yD;  
} ; 0BDS_Rx  
w4A#>;Qu*  
PWG;&ma  
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 7LdzZS0OM  
好啦,现在才真正完美了。 vHc#m@4o  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3+zzi  
9b%j.Q-W  
template < typename Right > I>hmbBlDv  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3?^NN|xg  
  { a7*COh  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Z@oKz:U  
} BA*&N>a  
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。 z Lw(@&  
8!4[#y<  
u\3ZIb  
pN+I]NgQ  
_yJ|`g]U3  
十. bind Ql8^]gbp+  
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。 %omu  
先来分析一下一段例子 y#e ?iE@  
!ew6 n I  
2Pz5f  
int foo( int x, int y) { return x - y;} D6:DrA:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 kQ[Jo%YT?E  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 I4:rie\hjC  
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。 _.-#E$6s#q  
我们来写个简单的。 N'a?wBBR  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: tvCcyD%w  
对于函数对象类的版本: -R8/`M8GbD  
//tT8HX  
template < typename Func > -#OwJ*-U  
struct functor_trait b=G4MZQ  
  { Yx 3|G  
typedef typename Func::result_type result_type; /+29.1#|  
} ; pJ6Jx(  
对于无参数函数的版本: E4Zxv*  
?sE@]]z  
template < typename Ret > {83C,C-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > O!,Ca1N  
  { UQnBqkE  
typedef Ret result_type; jm+ blB^%K  
} ; Bs@:rhDi  
对于单参数函数的版本: 8W@dtZ,d  
yWmrdvL  
template < typename Ret, typename V1 > 9BO|1{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,3k@L\$.x  
  { 0}D-KvjyP  
typedef Ret result_type; 4uPH  
} ; z6 a,0&;-L  
对于双参数函数的版本: bl`D+/V   
i)[kubM  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6N?#b66  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1y~L8!: L  
  { %rw}u"3T  
typedef Ret result_type; HM 90Sb  
} ; ~;!BDLMC6  
等等。。。 V07VwVD  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Yfe'#MKfL  
P*7S3Td  
template < typename Func > dB@FI  
struct func_return #1B}-PGCm  
  { Enu!u~1]F  
template < typename T > F$[)Bd/"  
  struct result_1 v` $%G  
  { ]  ~'9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HmW=t}!  
} ; <c(&T<$  
_TrZ'iL}T  
template < typename T1, typename T2 > N6WPTUQ1mF  
  struct result_2 rykj2/O  
  { 8-A:k E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aDN.gM S  
} ; 1z3]PA!R  
} ; *.:!Ax  
;eP_;N5+J  
Q7L)f71i  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 */4tJ G1U  
@K7ebYr?  
template < typename Func, typename aPicker > <o ~t$TH  
class binder_1 &{BBxv)y  
  { ?THa5%8f  
Func fn; > n1h^AW  
aPicker pk; We\KDU\n  
public : #jOOsfH|k  
|^ ?`Q.|c$  
template < typename T > <>VID E  
  struct result_1 Qg[heND  
  { ?vMK'"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /q T E  
} ; b-2pzcK{#  
hr%U>U9F  
template < typename T1, typename T2 > )sRN!~  
  struct result_2 (v]P<3%  
  { U&`6&$]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5[nmP95YK  
} ; Wux0RF&  
lK "' nLL  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} gAj0ukX5  
tB]`Hj  
template < typename T > K4_~ruhr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vf6`s\6  
  { 5QKRI)XpZ  
  return fn(pk(t)); mlD%d!.  
} 15o9CaQw4"  
template < typename T1, typename T2 > :DDO=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y:~eU  
  { ,|6Y\L  
  return fn(pk(t1, t2)); S>.q 5  
} UVz=QEuYb  
} ; P`7ojXy  
uijq@yo8-  
/g13X,.H  
一目了然不是么? n'q aR<bY  
最后实现bind $I\))*a  
d:A\<F  
+d.u##$  
template < typename Func, typename aPicker > _L8Mpx*E  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) C(f$!~M4b  
  { _c[|@D  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3xRM 1GgO  
} mp!YNI  
3Wjq>\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 km9Gwg/zT  
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。 5BrU'NF  
lq~Gc M  
十一. phoenix B.V?s,U  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: t-'I`I  
,NjX&A@  
for_each(v.begin(), v.end(), ${wU+E*  
( Y,3z-Pa=@  
do_ u9esdOv  
[ `Q:de~+AM{  
  cout << _1 <<   " , " H~~7~1"x  
] >/(i3)  
.while_( -- _1),  AqKHjCI  
cout << var( " \n " ) -b@v0%Q2M*  
) E7V38Z  
); MomLda V9Q  
_TtX`b_Z  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: -b].SG5S  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 1R5Yn(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 s.|!Ti!]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: d^ 2u}^kG  
s>LA3kT  
uCY(:;[<  
template < typename Cond, typename Actor > F~tm`n8Z  
class do_while Kl4isGcr]  
  { ) ~ l\  
Cond cd; t8L<x  
Actor act; }9{dR4hD  
public : v]B0!k&4.  
template < typename T > eV"dv*R  
  struct result_1 |E46vup  
  { t.3Ct@wK  
  typedef int result_type; s]$HkSH  
} ; lo\:]/&6  
6\; 4 4,3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ;M%oQ> ].[  
u)<Ysx8G  
template < typename T > !Sh^LYqn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h`z2!F4  
  { @WhZx*1  
  do *jYHd#UZx4  
    { |^YzFrc  
  act(t); qzuQq94k  
  } F% F c+?  
  while (cd(t)); _<u8%\  
  return   0 ; L~@ma(TV{K  
} 43vGgGW  
} ; >t 1_5  
OpWeW  
jA20c(O  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). eXj\DjttG}  
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。 l=oN X"l=  
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。 y #hga5  
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。 i_j9/k  
下面就是产生这个functor的类: KzEuPJ?  
tQNk=}VR7r  
u Y?/B~  
template < typename Actor > .`oJcJ  
class do_while_actor [VY8?y  
  { nz,Mqol  
Actor act; \_m\U.*  
public : .b =M5JsyV  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} kx"hWG4  
GM)\)\kNF  
template < typename Cond > @-)<|orU4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3q~":bpAp  
} ; )GiFkG  
an*]62l  
"D ts*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _&k'j)rg  
最后,是那个do_ \Dvl%:8   
OqfhCNAY  
nx!qCgo  
class do_while_invoker c,v^A+sZu  
  { ^4xlZouCb  
public : t*Z .e.q+  
template < typename Actor > e.)yV'%L  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .u&&H_ UmE  
  { u4b3bH9U  
  return do_while_actor < Actor > (act); y1,?ZWTayr  
} IqvqvHxLX  
} do_; aGq_hP   
>,w\lf9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? lfU"SSQ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1M%{Uqsd-  
最后来说说怎么处理break和continue fWtb mUq  
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。 z")3_5Br  
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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