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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda R6(sWN-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :4Gc'b R  
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, QLs9W& PG  
0XcH  
Az+k8=?  
[~aRA'qJ{V  
  class filler Q)/V >QW  
  { %9 q]  
public : $wr B5m?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} KQf=t0Z=Ce  
} ; H%nA"-  
D]?eRO9'  
EJCf[#Sf  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:  Kl'u  
65HP9`5Tm  
Z! /!4(Fh  
yb-1zF|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7R4t%^F  
<:n !qQS6  
]+"25V'L  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 X7bS{GT  
!J6;F}Pd/  
'%H\ k5^  
zu,F 0;De  
二. 战前分析 ,+d\@:  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 PeX^aEc  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 H|.cD)&eYy  
/e:kBjysJ  
|]Eli%mNe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F3?PlH:Y  
  /* --------------------------------------------- */ tk5zq-/ d  
vector < int *> vp( 10 ); f-!P[6bY  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); wv7XhY}  
/* --------------------------------------------- */ +55+%oGl  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); M+L8~BD@  
/* --------------------------------------------- */ _.{I1*6Y2  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >1$ vG  
  /* --------------------------------------------- */ @W1F4HYds  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2Y7u M;8  
/* --------------------------------------------- */ N|rB~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); b2tUJ2p  
ppP0W `p  
HM]mOmL90N  
RPB%6z$  
看了之后,我们可以思考一些问题: {f(RYj  
1._1, _2是什么? $(r/N"6)O2  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 V0/PjD,jP  
2._1 = 1是在做什么? T2dv!}7p  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 QVR8b3T@  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 <2V:tj)?P  
MQY}}a-oug  
P3k@ptc-K  
三. 动工 ng{ "W|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: u)4eu,MBT  
\-W|)H  
vTl7x  
r$cq2pkX  
template < typename T > 4G_At  
class assignment ~PtIq.BY  
  { @2;/-,4O  
T value; fP KFU  
public : J Q% D6b  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~-tKMc).X  
template < typename T2 > u85  dG7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +B&,$ceyaJ  
} ; '* eeup  
b6?&h:{k  
K(3_1*e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )j+G4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment X-<l+WP  
JC.nfxG@:  
nJhaI  
(3Dz'X  
  class holder o()No_.8H  
  { [e`e bn[C  
public : )>]@@Trx  
template < typename T > YHOo6syk  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const M~ku4ZP  
  { 0a}a  
  return assignment < T > (t); @~CXnc0  
} P;U(2;9 N  
} ; )Y &RMYy  
-(lCM/h  
fc<~R  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: >]<4t06D  
d` X1cG  
  static holder _1; !dV2:`|+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @#2KmM~I  
_Q9I W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z=6zc-$y 9  
而不用手动写一个函数对象。 .z, ot|  
{fI"p;|  
H(gETRh  
#GuN.`__n,  
四. 问题分析 LEC=@) B  
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。 \~> .NH-  
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。 80%L!x|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 a797'{j#PI  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2_Gb K-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]ne  
isU4D  
五. 问题1:一致性 Q*ixg$>  
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?| \P;2s<6i\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 jdX *  
)wNcz~ Y  
struct holder (3?W) i  
  { n.7-$1  
  // &&ZX<wOM  
  template < typename T > rlQ=rNrG&E  
T &   operator ()( const T & r) const )Ah7  
  { 5ENEx  
  return (T & )r; 2GxkOch  
} Z 5 Xis"j  
} ; d:#z{V_  
1 \Z/}FT  
这样的话assignment也必须相应改动: E1D0 un  
(9Of,2]&E  
template < typename Left, typename Right > i:|e#$x  
class assignment 4x-K0  
  { ^Rb*mI  
Left l; dK41NLGQ  
Right r; /RI"a^&9A  
public : Al+}4{Q+?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ZkryoIQ%=  
template < typename T2 > :[&QoEZW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } l?B=5*0  
} ;  a"D'QqtH  
8osP$"/o  
同时,holder的operator=也需要改动: )%09j0y>l"  
$DW__h  
template < typename T > #A&49a3^1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ldnKV&N  
  { f0{j/+F_o  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); NwN3T]W  
}  Dn#^-,H  
$ZkT G  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 i`w)dS  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Xc$Zkfmms  
e F)my  
return l(rhs) = r; P9)L1l<3I  
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。 phR:=Ox|1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 89j*uT  
trZU_eouI  
template < typename Tp > c{j)beaS  
class constant_t ^Rh}[  
  { * !9=?  
  const Tp t; {f\{{JJ]  
public : %c@PTpAM  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} bwI"V&*  
template < typename T > +ryB*nT  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const M'VJE|+t  
  { _UV_n!R  
  return t; Xp9] 9H.  
} tgj 5l#P  
} ; LkWY6 ?$U  
@0V4$OoFl  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &g~NkJc0c  
下面就可以修改holder的operator=了 Q <ulh s  
ZK h4:D  
template < typename T > .,f]'!5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \U<d)j/  
  { 5w%[|%KG:L  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); VRTJKi  
} Z23T 2  
&Im-@rV!  
同时也要修改assignment的operator() )J?8"+_Y  
]X> I(p@  
template < typename T2 > kN6 jX  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,H_d#Koa.  
现在代码看起来就很一致了。 rX0 ?m:&m  
;I*N%a TK  
六. 问题2:链式操作 MDBqIL]Hc  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~~@dbB  
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。 %,S{9q  
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。 o]WcODJdl  
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。 y>cLG5v  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #jsN  
'e_e*.z3  
template < typename T > 4X!4S6JfB  
struct result_1 tt|P-p-  
  { !>f:wk2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -s0\4  
} ; > Edsanx  
4"UH~A;^  
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: 2f1Q&S  
cl`7|;v|?  
template < typename T > y t7>,  
struct   ref { <1uV']x  
  { 4 !m'9  
typedef T & reference; ?*.:*A  
} ; $y{.fjy3  
template < typename T > ke k/C`7  
struct   ref < T &> S$gLL kD1  
  { =!)x`1j!S  
typedef T & reference; P/xE n_*v  
} ;  uAs!5h  
(b.4&P"0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: UC j:]!P  
putRc??o;  
template < typename T > ui-]%~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const x.$cP  
  { ttls.~DG  
  return l(t) = r(t); >f4[OBc  
} i(;.Y  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 6uTC2ka[&R  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 U2LD_-HZ  
rGrR;  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 V`9*_8Dx2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: fhyoSRLR:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 FzykC  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 QNXoAx%I  
最后的布局是: B@S~v+Gr  
                Add j#u{(W'r  
              /   \ YkE_7r(1  
            Divide   5 #^yOW^  
            /   \ 4|\  
          _1     3 x$t2Y<_  
似乎一切都解决了?不。 *3]2vq  
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。 @t0T+T3  
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。 |Qcj +HH.  
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: &8yGV i  
^Ku]8/ga  
template < typename Right > `$XB_ o%@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $|@pY| f  
Right & rt) const a:OMI  
  { n^b CrvD  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \RtFF  
} @eutp`xoT\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >?_}NZ,y  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 y^[t3XA6Q  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 9_4(}|"N|  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 3t9CN )*  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 cucmn*o?  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? V7`vLs-  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: sAPQbTSM  
1wH6 hN,  
template < class Action > ^>>9?  
class picker : public Action T 1R~^x1  
  { ~]].i~EV(  
public : _CTg")0o  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]*gf$D  
  // all the operator overloaded q/Vl>t  
} ; ^)GaVL^"5  
fUfd5W1"  
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。 aOd|;Z  
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: KJv%t_4'F  
`(gQw~|z  
template < typename Right > cK2;)&U7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ux{0)"fj  
  { :>Bk^"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bBV03_*  
} q#I'@Jbj  
uc}tTmB|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > gs7_Q  
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。 U&=pKbTe  
Rkp +}@Y_  
template < typename T >   struct picker_maker Bo14t*(  
  { Kv9FqrDj  
typedef picker < constant_t < T >   > result; kM[!UOnC!<  
} ; oO`a{n-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4)>UTMF  
  { %O f w"W  
typedef picker < T > result; 3aBE[  
} ; @'5*jXd  
w<zzS: PF*  
下面总的结构就有了: wjZ Q.T!  
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。 Gy;Fe=  
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。 zGNW5S9G  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 GU9G5S.  
至此链式操作完美实现。 u!HX`~q+A  
e igVT4  
^*+M9e9Z  
七. 问题3 %W$b2N{l  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 .o5K X*  
VbMud]40F  
template < typename T1, typename T2 > hOkn@F.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,grx'to(X  
  { ^^*L;b>I  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |(2#KMEWa  
} b:r8r}49  
T8)X?>CIW  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 3$Vx8:Rhdn  
-ah)/5j  
template < typename T1, typename T2 > Qx3eEt@X5]  
struct result_2 !`4ie  
  { /OB)\{-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )db:jPkwd  
} ; V~ MsGj  
)f8;ze  
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? &j ; 91wEn  
这个差事就留给了holder自己。 k@s<*C  
    ixK9/5T  
Dgc6rv#  
template < int Order > -;ra(L`  
class holder; r}sO},i  
template <> ?'|GGtvm  
class holder < 1 > tCoE4Ed  
  { p&u\gSo  
public : |(TEG.<g  
template < typename T > Y2'HP)tfIw  
  struct result_1 rBU)@IpDG  
  { .qKfhHJ  
  typedef T & result; @o*~\E<T  
} ; M(:bM1AD`u  
template < typename T1, typename T2 > :SW vH-]  
  struct result_2 CB,2BTtRE  
  { .Y^3G7On  
  typedef T1 & result; KaS*LDzw  
} ; PC+Soh*  
template < typename T > =S6bP<q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0UW_ Pbh6  
  { hO{&bY0  
  return (T & )r; I$x<B7U  
} !4gHv4v ;  
template < typename T1, typename T2 > n[r1h=?j3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <gGO  
  { b<#zgf  
  return (T1 & )r1; SK&1l`3  
} BNA1"@9q  
} ; xdDe@G;"  
~% t'}JDZ  
template <> "#gS?aS  
class holder < 2 > Z__fwv.X[  
  { | oM`  
public : *93=}1gN  
template < typename T > ^'du@XCf}  
  struct result_1 w8j pOvj  
  { <HTz  
  typedef T & result; pDJN}XtjT  
} ; r#_0_I1[  
template < typename T1, typename T2 > R]Z#VnL@qz  
  struct result_2 /*BK6hc  
  { %Ie,J5g5  
  typedef T2 & result; ]q4LN o  
} ; ZREy I(_  
template < typename T > {Y=k`t,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q4Bw5 ~n  
  { *?C8,;=2r  
  return (T & )r; 4M|C>My  
} {06ClI  
template < typename T1, typename T2 > fF>hca>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i92Z`jiR  
  { ]B8iQr-!  
  return (T2 & )r2; ) ?B-en\  
} $I/ !vV  
} ; 4 #KC\C  
w S?Kc^2O  
F Pjc;zNA  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 (fr=[m$`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: iRcac[uV  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: C`3 XOth  
^jdtp  
return l(i, j) = r(i, j); \*BRFUAc  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) I(3~BOUn_  
|; mET  
  return ( int & )i; Pg`+Q^^6S  
  return ( int & )j; UM`$aPz  
最后执行i = j; s?;V!t  
可见,参数被正确的选择了。 '/Vm[L$d  
U HTxNK@}  
]5:[6;wS  
aO?KRn  
 5T9[a  
八. 中期总结 q o-|.I  
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: 'qo(GGC M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <;>k[P'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $Jn.rX0}$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  xiQc\k$  
OEzSItAI/[  
xO %yjG=  
>b#CR/^z  
X}h}3+V  
fpjFO&ML  
九. 简化 .wWf#bB  
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。 8@rF~^-_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ygm6(+  
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: n}1hmAh Z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %iYro8g!,  
  +-*/&|^等 +!`$(  
2. 返回引用。 Ln+ k_  
  =,各种复合赋值等 *!Gb_!98  
3. 返回固定类型。 ~R=p[h)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Eg&Q,dH[  
4. 原样返回。 4\ )WMP  
  operator, MIZ!+[At  
5. 返回解引用的类型。 [xGL0Z%)t  
  operator*(单目) Z$m&F0g  
6. 返回地址。 tpeMq -  
  operator&(单目) $Op:-aW&  
7. 下表访问返回类型。 Dk")/ ib  
  operator[] B=X_c5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 B%))HLo'  
  operator<<和operator>> FcOrA3tt  
h]|2b0  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 i1b3>H*3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,y/m5-D!  
lD _iIe~c  
template < typename Left > M3GFKWQI,`  
struct value_return 6OQ\f,h@  
  { (f#{<^gd  
template < typename T > JE$ $6X  
  struct result_1 LA6Ik_-F  
  { rXe+#`m2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; eB,@oo%  
} ; Tn38]UL  
%F;uW[4r  
template < typename T1, typename T2 > SokU9n!  
  struct result_2 NB(  GE  
  { '$ G%HUn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9N) Ea:N  
} ; C8:y+pH_U;  
} ; )^E6VD&6  
%6@m~;c0  
pf=CP%L  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $"=0{H.?  
w %6 L"  
下面我们来剥离functor中的operator() Fy_~~nI0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ??P3gA  
sP8_Y,  
return l(t) op r(t) IUh)g1u41O  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) n.P $E  
return op l(t) Ye  >+  
return op l(t1, t2) )$2h:dw_  
return l(t) op g%4=T~  
return l(t1, t2) op n0^3F1Z  
return l(t)[r(t)] 2qKAO/_O  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] G#'G9/Tm  
*vzj(HGO  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: k.H4Mf(4  
单目: return f(l(t), r(t)); C\ cZ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zfGr1;  
双目: return f(l(t)); a-5#8  
return f(l(t1, t2)); gkx<<)y l  
下面就是f的实现,以operator/为例 ve(@=MJ  
e#tWQM3  
struct meta_divide y#lg)nB  
  { w /CD-  
template < typename T1, typename T2 > 9v}vCg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "fd'~e$S#  
  { 7{=+Va5  
  return t1 / t2; !/e8x;_  
} r`:dUCFE  
} ; t@`Sa<  
;AarpUw'  
这个工作可以让宏来做: @=l.J+lh  
\3j4=K'nE  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .ldBl  
template < typename T1, typename T2 > \ piPV&ytI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "LVN:|!  
以后可以直接用 ? ~_h3bHH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Vvl8P|x.<  
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 byj7c(  
(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。。。) YzAGhAyw  
};8PPR)\y  
L0xh?B  
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 #w)D ml  
xEe3,tb'e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3:!5 ]  
class unary_op : public Rettype BOW`{=  
  { Vdf~rV  
    Left l; e= _7Q.cn  
public : |\q@XCGei  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} y@]:7  
G\S_e7$ /  
template < typename T > rJcZ a#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q .cL1uHc  
      { iA+zZVwO  
      return FuncType::execute(l(t)); }cI _$  
    } A4VV y~sd  
zLVk7u{e  
    template < typename T1, typename T2 > :}fIu?hCA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DYL\=ya1  
      { d7L|yeb"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); C;rK16cn  
    } xo(3<1mD  
} ; p/&s-G F  
5%XEybc2  
]4-t*Em  
同样还可以申明一个binary_op ~2U5Wt  
)%(H'omvl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T Z@S?r>^  
class binary_op : public Rettype WLN;LT  
  { zB)wY KwZ  
    Left l; ( ESmP  
Right r; P;l D ri  
public : >]l7AZ:,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Gv }~  
TInp6w+u  
template < typename T >  Wwo`R5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uF\f>E)/N%  
      { l#%G~c8x  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *Y9'tHI  
    } MG0d&[  
]AdL   
    template < typename T1, typename T2 > 5B+I\f&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q#1Cm Kt4R  
      { zvP>8[   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #jR1ti)p  
    } *6 P)HU@  
} ; {(qH8A  
Qx}hiv/  
tY $4k26  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 W!WeYV}kb  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 1jQlwT(:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) eWAgYe2  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 BZWGXzOFh  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :jioF{,  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 AoN |&o  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?$rH yI  
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) 7e`h,e=  
下面是修改过的unary_op ;CdxKr- d  
0@PI=JZ%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > fIg~[VN"  
class unary_op Av^<_`L :  
  {  k8ej.  
Left l; p3z%Y$!Tm  
  I=Xj;\b  
public : d7Devs k  
=OF]xpI'&a  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0w ] pDj  
gpzZs<ST  
template < typename T > SI@Yct]<g  
  struct result_1 9q f=P3  
  { - -H%FYF`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :~+m9r  
} ; w?zY9Fs=s  
K yFR;.F-  
template < typename T1, typename T2 > B< BS>(Nr>  
  struct result_2 14;lB.$p  
  { |9cSG),z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /"OJ~e_%  
} ; 9\D0mjn=l  
YO^iEI.  
template < typename T1, typename T2 > =5Auk 5&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H g;;>  
  { AIa#t#8${  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (dVrGa54  
} :#zv,U&OC  
/N82h`\n  
template < typename T > 0I@Cx {$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ac??lHtH9  
  { `SSUQ#@  
  return OpClass::execute(lt(t)); rCdf*;  
} bv8GJ #  
T hLR<\  
} ; !`F^LXGA  
@s/0 .7  
hz_F^gF  
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 f.y~Sew  
好啦,现在才真正完美了。 `T;Y%"X!  
现在在picker里面就可以这么添加了: n32.W?9  
esVZ2_eL  
template < typename Right > 3teanU`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Ffp<|2T2_  
  { z ''-AH,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); SR\F2@u  
} P",E/beV  
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。 2DbM48\E  
+4%: q~C  
M,b^W:('4  
,HM~Zs  
[r5k8TB1  
十. bind Jz6,2,LN  
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。 *X4$'LSx1  
先来分析一下一段例子 &k2nt  
znl_~:.4]X  
Tx'ctd#Y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >ey- j\_v  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !,3U_!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^  M4-O~  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 K'zG[[P  
我们来写个简单的。 {l-V  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: v lsS  
对于函数对象类的版本: 8^Ov.$rP  
d(-$ { c  
template < typename Func > |6.1uRFE2  
struct functor_trait : 'LG%E:b  
  { %d\|a~p:  
typedef typename Func::result_type result_type; H\Jpw  
} ; IN%04~= H  
对于无参数函数的版本: `e!hT@Xxa  
2dF:;k k  
template < typename Ret > /o_h'l|PS  
struct functor_trait < Ret ( * )() > b|HH9\  
  { [d_sd  
typedef Ret result_type; zsx12b^w  
} ; WrGz`  
对于单参数函数的版本: f{DcR"  
br9`77J8  
template < typename Ret, typename V1 > aab?hR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > HKdR?HM1  
  { !bHM:!6^  
typedef Ret result_type; a~-^$Fzgy  
} ; S3k>34_%9  
对于双参数函数的版本: hsUP5_  
E0i_sB~T  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;|Ja|@82  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > tyLR_@i%%  
  { \#A=twp  
typedef Ret result_type; r2*'5jk_  
} ; Pyx$$cj  
等等。。。 |e@Bi#M[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /j1p^=ARV  
O<x53MN^  
template < typename Func > +RO=a_AS  
struct func_return [,|Z<  
  { [n_H9$   
template < typename T > S0ct;CS  
  struct result_1 Y{8L ~U:  
  { ^8V cm*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U&|$B|[  
} ; ^<e"OV  
o\luE{H .?  
template < typename T1, typename T2 > (qP !x 2j  
  struct result_2 0P_Y6w+  
  { QJG]z'c+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 63$ R')  
} ; 2ju1<t,8)  
} ; }fo?K|Xx  
RhJL`>W`  
2,>q(M6,EA  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 qKL_1 ~  
!!c.cv'  
template < typename Func, typename aPicker > N!fp;jvG  
class binder_1 TLL.Ch|#Y  
  { e< Ee2pGX  
Func fn; Z6cG<,DQ  
aPicker pk; YSuw V)Y  
public : ^j2:fJOU#  
IpxFME%!  
template < typename T > Q#bFW?>y,  
  struct result_1 )W@H  
  { o4kNDXP#S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; m,u? ^W  
} ; >oc7=F<8lS  
Lh &L5p7  
template < typename T1, typename T2 > c3lfmTT6^  
  struct result_2  *ihg'  
  { w?AE8n$8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Oz9k.[j(  
} ; ubhem(p#  
oh;F]*k6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} r,6~?hG]  
EMH?z2iGd  
template < typename T > `.dTkL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y5 4*mn  
  { <MN+2^ed&  
  return fn(pk(t)); e<^tY0rR&  
} 0nAeeVz|  
template < typename T1, typename T2 > ,>(M5\Z/c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H[x9 7r  
  { ji( S ?^  
  return fn(pk(t1, t2)); D0QXvrf  
} t:M({|m Y  
} ; sI`i  
#k=!>%+E  
ej<z]{`05  
一目了然不是么? Smk]G))o{  
最后实现bind :;" 3k64  
,`|KN w5  
d*3R0Q|#{  
template < typename Func, typename aPicker > cf@#a@7m9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) qRB7I:m-Wi  
  { vfhip"1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Qb# S)[6s+  
} %h%r6EB1F  
Ro:-u7q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 S0=BfkHi.  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 XB;;OP12  
73xI8  
十一. phoenix l}AB):<Z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^:-%tpB#!  
Gz*U?R-T  
for_each(v.begin(), v.end(), oS_p/$F,  
( <R{\pz2w  
do_ /gFyow1W  
[ 6}ax~wYct  
  cout << _1 <<   " , " "<O?KO 3K  
] `bC_J,>_  
.while_( -- _1), u gfV'  
cout << var( " \n " ) 5o~Z>  
) EoY#D'[  
); w#b~R^U  
P6=|C;[  
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: >Ft jrEB  
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 `Ze fSmb  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 103Ik6.o  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _X.M,id  
Ar'5kPzY>  
GV[[[fu  
template < typename Cond, typename Actor > rbtPG=t_R  
class do_while @pko zE-  
  { &(.ZHF  
Cond cd; R a*9d]N@  
Actor act; BLJ-' 8G  
public : Vr0RdO  
template < typename T > rWvJ{-%  
  struct result_1 Tf0#+6 1>  
  { HRw,D=  
  typedef int result_type; x`eYCi  
} ; o`sn/x  
d7G'+B1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} g*]<]%Py"  
vRY4N{v(<  
template < typename T > , zw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0^[$0]Mt[  
  { fg1 zT~  
  do =q"3a9 pb7  
    { yz+r @I5  
  act(t); uC;@Yi8  
  } ss2:8up 99  
  while (cd(t)); 6% ,Q  
  return   0 ; 9SFiL#1  
} LQQhn{[D  
} ; ):[[Ch_  
$Y4 Ao-@  
TMRXl.1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). G![1+2p:Tq  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 D>1Dao  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 !9N%=6\  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 L'6zs:i  
下面就是产生这个functor的类: ^Ta"Uk'  
1IsR}uLh  
*LhR$(F(  
template < typename Actor > )i>KYg w  
class do_while_actor >%[W2L\'  
  { @O(\ TIg  
Actor act; ``\H'^{B  
public : HU'E}8%t6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} FJ[(dGKeE  
JEd/j zR(  
template < typename Cond > v]1rH$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 6RtpB\hq  
} ; ~\_E%NR yA  
:dj@i6  
1h"B-x  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  ~.Gk:M  
最后,是那个do_ l%:_#1?isf  
l{3utQH-=z  
F`N*{at  
class do_while_invoker 2-6-kS)c  
  { O|/tRkDMP{  
public : c*W$wr  
template < typename Actor > a|>MueJ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const AuCVpDH  
  { aqN.5'2\  
  return do_while_actor < Actor > (act); n#R!`*[  
} Ea !j-Lbo  
} do_; St3~Y{aI|  
G@;aqe[dB  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +(<f(]bG  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &d2/F i+  
最后来说说怎么处理break和continue o]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。 r5"/EMieh  
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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