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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda k,E{C{^M  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l7259Ro~  
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, otl0J Ht*+  
XQs1eP'{  
'}JhzKNj  
%C'?@,7C  
  class filler 6]_pIf  
  { $@Rxrx_@M  
public : m!4ndO;0vh  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )}]g] g  
} ; C'+YQ]u  
3yY}04[9<  
nntuLuW  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: BNl5!X^{  
]Svt`0|}  
?m=N]!n  
FLCexlv^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5C*Pd Wpl  
*{@Nq=fE  
 &)Tdc  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 zh`<WN&H  
0hNA1Fh{U  
SSg8}m5)Q  
<#y[gTJ<'>  
二. 战前分析 '&R2U_  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 d>&,9c%  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 A*R^n}sh  
VimE@Hz  
v ~?qz5:K~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cLJ$M`e  
  /* --------------------------------------------- */ fZzoAzfv2  
vector < int *> vp( 10 ); KKPh~ThC  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  E`0?  
/* --------------------------------------------- */ V/LLaZ TE  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [M}{G5U.  
/* --------------------------------------------- */ '8. r-`l(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /?'FE 7Y  
  /* --------------------------------------------- */ #7 $ H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); mh{d8<Q2  
/* --------------------------------------------- */ $Sx'sA2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); R)( T^V`{  
omu|yCK  
ufZDF=$7  
=/+-<px  
看了之后,我们可以思考一些问题: j'<<4.(  
1._1, _2是什么? gHEu/8E  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 x0D*U?A  
2._1 = 1是在做什么? sPQQ"|wU  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 [{,T.;'<j  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Apag{Z]^B  
L>NL:68yN  
9r<J"%*Q  
三. 动工 "]x'PI 4J  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5iw<>9X*  
fLD, 5SN  
~i{(<.he  
>d*@_ kJM  
template < typename T > 8oseYH  
class assignment xY8$I6  
  { Jbg/0|1  
T value; J26 VnK  
public : A_ZY=jP   
assignment( const T & v) : value(v) {}  6f>{"'  
template < typename T2 > 9Cp-qA%t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;_I8^?d  
} ; S-b/S5  
EIAc@$4  
TR`U-= jH,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8)3*6+D  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (9 GWbB?  
tBWrL{xLe  
P[ck84F/  
DGF5CK.O  
  class holder CL;}IBd a  
  { ~.nmI&3  
public : ~2N"#b&J  
template < typename T > _pG-qK  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6=/F$|  
  { A#<?4&  
  return assignment < T > (t);  -p-ZzgQ  
} cn3\kT*  
} ; 'n]w"]|  
jo@6?( *4  
F6|]4H.3Q  
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: 1D7 `YKI9h  
[Ek7b *  
  static holder _1; o5GcpbZ3k  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (@VMH !3  
LEf^cM=>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D%SlAzZ3  
而不用手动写一个函数对象。 X-Kh(Z  
2(+2+ }  
q`a'gJx#y  
1#2 I  
四. 问题分析 @%uUiP0  
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。 @ioJ] $o7  
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。 NB#OCH1/9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 iB yf{I>+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 pRpBhm;iJ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 djG*YM\B  
 KC6.Fr{  
五. 问题1:一致性 L}b.ulkMD  
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?| !hy-L_wL]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q!7ANib6O  
]|a g  
struct holder ,PW'#U:  
  { i)#dWFDTv  
  // P>D)7 V9Hh  
  template < typename T > mdDOvm:&  
T &   operator ()( const T & r) const #A/  
  { sb*G!8j  
  return (T & )r; !;{7-~  
} HM1Fz\Sf  
} ; q`7PhA  
:\c ^*K(9  
这样的话assignment也必须相应改动: ie95rZp  
a#k6&3m&  
template < typename Left, typename Right > P|E| $)m  
class assignment  8q!]y6  
  { 1(R}tRR7R  
Left l; f~R(D0@  
Right r; /-'}q=M  
public : %)1?TU  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;[YG@-"XZ  
template < typename T2 > 7Q9 w?y~c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "+nRGEs6  
} ; U9 s&  
&PHTpkaam  
同时,holder的operator=也需要改动: Bm<`n;m  
ltSU fI  
template < typename T > ,w4(kcg%iQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const : *#-%0  
  { o5PO =AN  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rXP,\ ]r+  
} AV]2 euyn  
my1@41 H  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 l|[N42+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3;9^  
cqkV9f8Ro  
return l(rhs) = r; V2EUW!gn 2  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 f'RX6$}\1X  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: T&bY a`f]  
SKN`2hD  
template < typename Tp > /36:ms A  
class constant_t G~a ZJ,  
  { Dx?,=~W9  
  const Tp t; JXQO~zj  
public : RbnVL$c  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,[KD,)3y  
template < typename T > &6!)jIWJ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const vh%B[brUJ  
  { nR~@#P\  
  return t; V f&zL Sgr  
} "HIRTE;&  
} ; sl l\g  
PFjL1=7I  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9$w.9`Py  
下面就可以修改holder的operator=了 qe#tj/aZ  
2]*OQb#O6e  
template < typename T > M|h3Wt~7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !f [_+CD  
  { @,+5y\]C  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); PC8Q"O  
}  <kqo^  
hn@08t G  
同时也要修改assignment的operator() cV6D<,)  
KV *#T20T  
template < typename T2 > .`eN8Dl1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Dz/ "M=  
现在代码看起来就很一致了。 T!#GW/?  
+ &Eqk  
六. 问题2:链式操作 iYoMO["X  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7JH6A'&  
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。 LEdh!</'24  
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。 3nQ`]5.Q w  
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。 #c!lS<z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Lk8ek}o'  
$6 f3F?y7  
template < typename T > 1GcE) e!>  
struct result_1 TD0 B%  
  { W ac&b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; J*M>6Q.)  
} ; %tGO?JMkd  
Bwxd&;E  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: \R_C&=  
SqpaFWr  
template < typename T > ZY+qA  
struct   ref O^ yG?b  
  { 24eLB? H  
typedef T & reference; I\ob7X'Xu!  
} ; 4D4j7  
template < typename T > Y:[u1~a  
struct   ref < T &> u*`GiZAO  
  { 8l rpve  
typedef T & reference; #X1ND  
} ; <bWG!ZG  
TvbE2Q;/UL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /J;Kn]5e  
GD$l| |8  
template < typename T > )y$(AJx$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #"~<HG}bR/  
  { y<Ot)fa$  
  return l(t) = r(t); YS0<qSN  
} } q8ASYNc  
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。 zrb}_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Q![@c   
8d'0N  
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 (jE9XxQY  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6i/(5 nQ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 26h21Z16q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 b ]KBgZ  
最后的布局是: R\[e!g*I  
                Add sPIn|d  
              /   \ ;i+jJ4  
            Divide   5  b>ySv  
            /   \ z2GY:<s  
          _1     3 P&Vv/D  
似乎一切都解决了?不。 wibNQ`4k  
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。 [ 4)F f  
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。 y:uE3Apm  
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: S f# R0SA  
Nh44]*  
template < typename Right > W"{N Bi  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (E1~H0^  
Right & rt) const ,ig/s2ZG6X  
  { v]UwJz3<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5b7RY V  
} YoFxW5by  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )^hbsMhO  
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。 hhvyf^o   
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。 @H8EWTZ  
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。 _+MJ%'>S  
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。 I> $&-i  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 8z\xrY  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: >H ,*H;6  
|R:'\+E  
template < class Action > Tid aa  
class picker : public Action u*9V&>o  
  { BMf@M  
public : u ^RxD^=L  
picker( const Action & act) : Action(act) {} A3*!"3nU  
  // all the operator overloaded _@/8gPT*i  
} ; k9F=8q  
\'j|BJ~L f  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ,hmL/K0"(5  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: &%Tj/Qx  
=2x^nW  
template < typename Right > PPsE${!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Z3!`J&  
  {  9gZ$   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &cTU sK  
} Xn ;AZu^'R  
BDVtSs<7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /Ci<xmP  
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。 i}?>g-(  
9&NgtZpt  
template < typename T >   struct picker_maker :BT q!>s  
  { zx7{U8*`<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; T6k0>[3xf  
} ; rrv%~giU  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :U x_qB  
  { ig &Y  
typedef picker < T > result; vr^qWn  
} ; 40 0#v|b  
/u+e0BHo  
下面总的结构就有了: SX-iAS[<  
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。 g=o4Q< #^y  
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。 hR|MEn6KC  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 L8 @1THY  
至此链式操作完美实现。 @\I#^X5lv  
^Zp>G{QL{  
*uvQ\.  
七. 问题3 `y* }lg T  
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。 ?0xgRe<  
8HdAFRw  
template < typename T1, typename T2 > ^G-@06/!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y*h<MQ  
  { >-{Hyx  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); q"_QQ~  
} 5NLDYi@3  
;6hOx(>`=  
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: $u6 3]rypm  
n?K  
template < typename T1, typename T2 > y18Y:)DkL  
struct result_2 C"]^Q)aJN  
  { P L+sR3bR  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; lB[kbJ  
} ; 9Lfv^V0  
%;"y+YFdv  
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? FNId ;  
这个差事就留给了holder自己。 w)jISu;RG  
    G<;*SYAb  
]"1DGg \A  
template < int Order > 9 JK Ew  
class holder; bK-N:8Z  
template <> maR"t+  
class holder < 1 > cPc</[x[W  
  { _n\GNUA  
public : 5QO9Q]I#_\  
template < typename T > ~.lPEA %%  
  struct result_1 Mh 7DV  
  { w.-!UD9/.x  
  typedef T & result; -`TEVS?`l  
} ; $]2vvr  
template < typename T1, typename T2 > !_Z&a  
  struct result_2 R_S.tT!  
  { ?#Q #u|~  
  typedef T1 & result; lCHO;7YHX  
} ; 63x?MY6  
template < typename T > '>C5-R:O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yJe>JK~)  
  { u08mqEa  
  return (T & )r;  qA5r  
} t.\dpBq  
template < typename T1, typename T2 > i<g-+Qs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YkQd  
  { 1hNq8*|  
  return (T1 & )r1; VBcPu  
} NSA-}2$  
} ; #@nezu2  
hqkz^!rp  
template <> fL7xq$K  
class holder < 2 > gt w Q-  
  { t}tEvh  
public : Y% 5eZ=z  
template < typename T > x `)&J B  
  struct result_1 ,L'zRyP  
  { P\)iZiGc  
  typedef T & result; 2WYPO"q  
} ; %vi<Ase g  
template < typename T1, typename T2 > -v|qZ'  
  struct result_2 gCY';\f!  
  { Rr|VD@%  
  typedef T2 & result; Nf1-!u7  
} ; QGmn#]w\\  
template < typename T > XAL1|] S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1c{DY  
  { (qulwOt~w  
  return (T & )r; O/(xj2~$ J  
} x{/g(r={}  
template < typename T1, typename T2 > !ff&W1@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fMyti$1~  
  { ]}2ZttQ?  
  return (T2 & )r2; pr UM-u8  
}  p|D/;Mk  
} ; ]yPqLJ  
zu|\fP  
i9][N5\$  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 JbQ) sp  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >]5P 3\AQV  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =h73s0 ]  
ysf~|r4s  
return l(i, j) = r(i, j); IG9VdDj  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ThbGQ"/  
|R\>@Mg#B  
  return ( int & )i; Ffta](Z;  
  return ( int & )j; #d2.\X}A"3  
最后执行i = j; 7CTFOAx#  
可见,参数被正确的选择了。 Y,t={HiclX  
b |p)9&^r  
O2dW6bt  
uw +M  
;&-k#PE]/H  
八. 中期总结 5>N2:9We  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: h Pa_VrH  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 q\p:X"j|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 d;9FB[MmOJ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor XtSkh] #z!  
!.(P~j][  
d8=x0~7  
8::$AQL3  
?[Q3q4  
M>ruKHipFE  
九. 简化 @8rx`9  
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。 {vyv7L  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )6,=f.%  
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: z]`k#O%%)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 HqD^B[ jS  
  +-*/&|^等 Pax|x15  
2. 返回引用。 MC:@U~}6  
  =,各种复合赋值等 OL,TFLn4  
3. 返回固定类型。 ^qQZT]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |My4SoOF  
4. 原样返回。 `gf0l /d  
  operator, J!pygn O  
5. 返回解引用的类型。 rb+j*5Es  
  operator*(单目) =wOm}V8 N&  
6. 返回地址。 Vi]W|bP  
  operator&(单目) kbMWGB%;  
7. 下表访问返回类型。 .ndCfdy~  
  operator[] 9V@V6TvW>&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 EL 8<U  
  operator<<和operator>> RA'M8:$  
wL 4dTc  
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。 0C irfcs}Z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: D"rK(  
6BbGA*%{  
template < typename Left > VZymM<O  
struct value_return mA+&Io  
  { hYNY"VB  
template < typename T > ^N;.cY  
  struct result_1 EGzzHIZ`!  
  { 6qoyiT%P&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; QaS7z#/?.  
} ; EwC{R`  
u:gN?O/G  
template < typename T1, typename T2 > MLje4  
  struct result_2 1&)?JZhg  
  { %gyLCTw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; y 4I6  
} ; [nc4{0aT'  
} ; Vp*KfS]  
1V4s<m>#  
kabnVVn~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait YoZFwRQU  
E.ly#2?  
下面我们来剥离functor中的operator() ;":zkb{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: G!W[8UG  
;"fDUY|  
return l(t) op r(t) ;8*`{F[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ];a=Pn-:}G  
return op l(t) D 38$`j  
return op l(t1, t2) h[1MtmNw  
return l(t) op v'qG26  
return l(t1, t2) op =Z+nz^'b  
return l(t)[r(t)] wEE\+3b)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [16cFqD  
i;jw\ed  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Nz+9 49X  
单目: return f(l(t), r(t)); X*39c b(b  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); W?aI|U1  
双目: return f(l(t)); Xr2ou5zAn  
return f(l(t1, t2)); YW`,v6  
下面就是f的实现,以operator/为例 .ir<s>YM  
TUDr\' @/f  
struct meta_divide ? glSC$b  
  { IOoz^/'  
template < typename T1, typename T2 > j!4et;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) jJY"{foWV  
  { f3{MvAy[  
  return t1 / t2; mc_ch$r!  
} 9@52Fg ;mj  
} ; r77PQQD T  
'u_t<F ]b  
这个工作可以让宏来做: Ikiib WQL+  
/.i.TQ]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ x~{;TZa[I  
template < typename T1, typename T2 > \ 5ish\"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {%{ `l-  
以后可以直接用 @t`Xq1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?) [EO(D  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 D <&X_  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 9h%?QC  
(+u39NQV  
J-) XQDD  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 \XM^oE#G  
t{FlB!jv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > AUNQA  
class unary_op : public Rettype +$(2:S*r  
  { 9Xl5@%uz?z  
    Left l; vR=6pl$|~~  
public : * U$!I?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} DUe&r,(4O  
:ORR_f`>  
template < typename T > Ns0cgCrhX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <~!Hx+j   
      { P=+nB*hG  
      return FuncType::execute(l(t)); 3a 1u  
    } dT$M y`>  
Fxqp-}:  
    template < typename T1, typename T2 > VY"9?2?/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g'u?Rn 7*J  
      { u4neXYSy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?N=m<fn  
    } saAxGG  
} ; -0eq_+oQ  
=rQP[ICs!  
3 M10fI?  
同样还可以申明一个binary_op #E+gXan  
V0(o~w/W%!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #nO|A\N  
class binary_op : public Rettype [kzd(u  
  { #9 fWAF  
    Left l; 'K*AV7>E  
Right r; L0]_hxE?  
public : }Jh: 8BNuP  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} GK}'R=   
ror|R@;y  
template < typename T > -l-E_6|/W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _l], "[d  
      { ,prF6*g+WE  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?Xo*1Z =  
    } 8; R|  
e{9jn>\,a  
    template < typename T1, typename T2 > g3sUl&K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #4h+j%y[H  
      { dj&}Gedy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7"*|2Xq  
    } L]hXp t  
} ; FNQX7O52  
O:/y Ac`  
N_Af3R1_  
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 x/MZ(A%D  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ixh47M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) QIn/,Yd  
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。 V' 2EPYB  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! fKa\7{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。。。 jSQ9.%4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 y8bM<e2 U  
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) aSYs_?&.  
下面是修改过的unary_op zMK](o1Vj  
&MgeYpd  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > - ?!:{UXl  
class unary_op $O:w(U  
  { 68'>Zbelb  
Left l; 7C?.L70ZY  
  ?68uS;  
public : :y,v&Kk#T  
r\9TMg`C  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ftavbNR`W  
? {F{;r  
template < typename T > 6vf\R*D|A  
  struct result_1 *NSlo^R-[  
  { pY^9l3y^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; rp :wQ H7  
} ; <B&R6<]T  
q cA`)j  
template < typename T1, typename T2 > qturd7  
  struct result_2 WRMz]|+}4  
  { )% |r>{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0O ['w<_  
} ; anitqy#E  
xXa#J)'  
template < typename T1, typename T2 > `]yKM0 Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qi[(*bFK7  
  { 'Fzuc^G(d  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); JE%i-UVH+;  
} l_sg)Vr/b  
@5*xw1B  
template < typename T > w2<*$~C]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xfU hSt  
  { vcD'~)G(*  
  return OpClass::execute(lt(t)); g&aT!%QvX+  
} W,'3D~g8  
3V!x?H$  
} ; >huqt|S*9  
{ ;' :h  
h=wf>^l  
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 D;yd{]<  
好啦,现在才真正完美了。 <lX:eR1  
现在在picker里面就可以这么添加了: @>9A$w$H|a  
*%f3rvt7@)  
template < typename Right > 'v`~(9'Rcj  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,9$>d}N  
  { K \m4*dOv  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $ACe\R/%  
} >|S>J+(  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 K/A ? ]y  
c; d"XiA  
bAdAp W  
u p7 x)w:  
iqlVlm>E  
十. bind IM|Se4;x  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 @%keTTZ  
先来分析一下一段例子 t;~-_{  
m>+A*M8  
Bzwx0c2VY8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} qIUC2,&g  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 T7X!#j" \  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 EXH!glR[$  
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。 2tlO"c:_/  
我们来写个简单的。 'NRN_c9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: o|BFvhg  
对于函数对象类的版本: ="=#5C  
CYMM*4#  
template < typename Func > I[a%a!QO  
struct functor_trait [j1^$n 8V  
  { oho AUT  
typedef typename Func::result_type result_type; *Xf[b)FR  
} ; o`JlXuG?o  
对于无参数函数的版本: zz+M1n-;o  
4w?]dDyc%  
template < typename Ret > bahc{ZC2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =0jmm(:Jh  
  { XSL t;zL:  
typedef Ret result_type; mfp`Iy"}+  
} ; p4<M|1Z&  
对于单参数函数的版本: n9mM5H47  
71}L# nQ  
template < typename Ret, typename V1 > F|h ,a;2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > r P<d[u  
  { 3thG*^C5  
typedef Ret result_type; gz)wUQ|W  
} ; f6dE\  
对于双参数函数的版本: cN[ q)ts  
CguU+8 ]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > zO7lsx2 =  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =F!",a~  
  { :"y7Weh  
typedef Ret result_type; 3f7t%  
} ; k=d%.kg  
等等。。。 6@ (k8<3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy hhh: rmEZl  
l{D,O?`Av  
template < typename Func > G*{u(x(  
struct func_return b'Piymx  
  { -?2&5YB  
template < typename T > X,C/x)  
  struct result_1 ><:lUt*N2  
  { ]w&?k:y>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t Sh}0N)  
} ; fs)q7 7g  
k8t Na@H  
template < typename T1, typename T2 > 0W<nE[U  
  struct result_2 hD9' `SQ  
  { 4BUK5)B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; iJynR [7  
} ; !m/Dd0  
} ; v2W"+QS}u  
Ej{eq^n  
LYxlo<f  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 h#6 jUQ  
`h{mj|~  
template < typename Func, typename aPicker > 9h0,L/;\  
class binder_1 u|*| RuY  
  { IqJ=\  
Func fn; $izpH  
aPicker pk; H?bs K~  
public : [^BUhm3a  
N~<}\0  
template < typename T > 3V!&y/c<  
  struct result_1 D$!p+Q  
  { yt#;3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; sTstc+w  
} ; 6rCP]YnF  
9^*YYK}%  
template < typename T1, typename T2 > ='||BxB  
  struct result_2 A VG`r2T  
  { NX #d}M^V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Gy7x?  
} ; Vwg|?sG_  
`} Zbfe~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} X ^ ]$/rI)  
<hC3#dNRd  
template < typename T > dC|#l?P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GYmBxX87  
  { f<:SdtG5  
  return fn(pk(t)); tSLl'XeN  
} 72.IhBNtT  
template < typename T1, typename T2 > 4z DAfi#0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n\al}KG  
  { .-6s`C2 Y}  
  return fn(pk(t1, t2)); "/h"Xg>q  
} L"<Eov6  
} ; BQ)43Rr>  
<Y'YpH`l  
|3o@I uGt  
一目了然不是么? ;9\0x  
最后实现bind p<['FRf"  
)L("t  
 ,qqV11P]  
template < typename Func, typename aPicker > <:t\P.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `3s-\>  
  { A0sW 9P6F  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5i&V ~G  
} Z6ex<[`I  
Nn\\}R  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .]l2)OlLQ  
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。 n\DT0E]  
?q&mI*j!  
十一. phoenix yKhzymS}T  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @= 9y5r  
}#^F'%zf  
for_each(v.begin(), v.end(), oIgj)AY<  
( +JVfnTd  
do_ 9xp ;$14  
[ }TLC b/+  
  cout << _1 <<   " , " o`Brr:  
] %/C[\w p81  
.while_( -- _1), Ro$XbU)  
cout << var( " \n " ) Lj,%pzJ  
) OaWq8MIZ-  
); Z%Kj^ M  
LvdMx]*SSr  
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: j(2T,WM  
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 =? aB@&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,"ZlY}!Gn  
那么我们就照着这个思路来实现吧: dj]N59<  
Rgu^> ~   
$sJfxh r  
template < typename Cond, typename Actor > |&Wo-;Ud  
class do_while 9$i`B>C~  
  { \)WjkhG<w#  
Cond cd; c5pG?jr+d  
Actor act; WLb7]rCTp  
public : #Xly5J  
template < typename T > OwUbm0)h^V  
  struct result_1 IgJC>;]u  
  { /+YWp>6LU  
  typedef int result_type; sqRuqUj+  
} ; 2ra4t]f6  
\PJ89u0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *^()el,d  
jRc#>;dN  
template < typename T > 4G ?k31,k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pDQ,v"  
  { GYO"1PM  
  do 2t<CAKBB  
    { Sq>UMfl&  
  act(t); j/&7L@Y  
  } zT8K})#  
  while (cd(t)); hrK^oa_[W  
  return   0 ; M*%Z5,Tc  
} t[Q\T0E  
} ; !WXSrICX[  
C 4,W[L]4"  
=UN:IzT  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). X*@S j;|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。 E:AXnnGKO  
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。 qI9 BAs1~}  
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]58;|J  
下面就是产生这个functor的类: lx SGvvP4  
q=U=Y n  
Sj\8$QIXC  
template < typename Actor > +FI]0r  
class do_while_actor S3w? X  
  { ?uQpt(  
Actor act; &>SE9w/ ?o  
public : pB`<4+"9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} oID, PB*9  
cVN|5Y   
template < typename Cond > 0:nyOx(;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; WD<M U ]  
} ; 8I%1 `V  
}/=_  
CKK8 o9W  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :7gIm|2"]  
最后,是那个do_ %VgR *  
{.v+ iSM  
\RJ428sxn  
class do_while_invoker "bqB@)  
  { ] '..G-  
public : sNWj+T  
template < typename Actor > &}<IR\ci  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const n=`UhC  
  { D?$f[+  
  return do_while_actor < Actor > (act); !"Kg b;A  
} }0:=)e  
} do_; 7+fFKZFKF  
cYK3>p A  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2!A/]:[F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @AJt/wPk  
最后来说说怎么处理break和continue N7XRk= J  
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。 \%UA6uj  
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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