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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda EORAx  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 suSIz 7:  
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,  #pK)  
Sn,z$-;h;  
F3'G9Xf8Q=  
(x!bZ,fu  
  class filler {,X(fJ  
  { sa ?;D  
public : %stktVDAP  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} b /ySt<  
} ; 4j{ }{  
K a jyQ"j  
=+WFx3/  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: }2{#=Elh  
XUHY.M  
_Fjv.VQ,  
>a K&T"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); c eX*|B@=  
BcWReyO<M  
>oNs_{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ];YOP%2   
03y<'n  
.?TVBbc%5  
SfR_#"Uu  
二. 战前分析 5{[0Clb)  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 dWSH\wm+  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 gS 3&,^  
8a {gEZT,  
6P8X)3CE<T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8'$n|<1X  
  /* --------------------------------------------- */ y.2 SHn0  
vector < int *> vp( 10 ); N3)EG6vE*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .nJGxz+X"  
/* --------------------------------------------- */ `pr,lL  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Z$@Nzza-  
/* --------------------------------------------- */ U# gmk0>t{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); hGLBFe#3  
  /* --------------------------------------------- */ dX*PR3I-3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !k) ?H* ^@  
/* --------------------------------------------- */ :gn!3P}p?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *np|PyLP:  
'u~use"  
ty ?y&~axk  
;8UHPDnst  
看了之后,我们可以思考一些问题: jw)t"S/E  
1._1, _2是什么? Wj0([n  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 4k 8 @u  
2._1 = 1是在做什么? UF tTt`N2  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 |BR&p)7)  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ~yV0SpL  
[LK 9^/V  
u/:@+rTV_  
三. 动工 #<:khs6  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: q.4DwY5 L  
b%6 _LK[  
(J;<&v}Gad  
:1Ay_ b_J  
template < typename T > 4T" P #)z  
class assignment v?rN;KY#pK  
  { b~-9u5.L1  
T value; 0FBifK  
public : {^F_b% a4z  
assignment( const T & v) : value(v) {} A'T! og|5  
template < typename T2 > <\u%ZB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } QQcJUOxT9  
} ; y)2]:nD`B  
9j/B3CjW  
C|+5F,D  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4I$#R  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _#I0m(  
LdcP0G\"VG  
,fbO}  
xYbF76B  
  class holder HDYoM  
  { PeOgXg)L`z  
public : @U,cj>K  
template < typename T > AyWCb  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const g_`8K,6ln  
  { ;,D7VxWhY  
  return assignment < T > (t); iPao54Z  
} YB[P`Muj  
} ;  c`TgxMu  
Xv9C D  
z 'j%.Dd8  
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: xZhh%~  
0z .&  
  static holder _1; SRMy#j-  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 B; ~T|exu  
1mf_1spB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fE >FT9c  
而不用手动写一个函数对象。 &A>J>b  
7J)-WXk  
/}V9*mD2  
=d 9%ce  
四. 问题分析 ~{J.br`  
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。 ?U&onGy  
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。 mY-r:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 l`d=sOB^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8<xJmcTEwO  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 27)$;1MT:  
r]TeR$NJ  
五. 问题1:一致性 mIOx)`$  
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?| 2e+DUZBoC  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 cOIshT1  
zZ kwfF  
struct holder qk+:p]2  
  { `":< ]lj  
  // *0Fn C2W1  
  template < typename T > v6]lH9c{,  
T &   operator ()( const T & r) const V /|@   
  { ]F,5Oh :OY  
  return (T & )r; (UpSi6?\  
} ~s+\Y/@A  
} ; ).LJY<A  
h.PY$W<  
这样的话assignment也必须相应改动: Bdf3@sbM]  
NVP~`sxiZ  
template < typename Left, typename Right > 07n=H~yU  
class assignment |= ~9y"F  
  { 5'@}8W3b  
Left l; g=b 'T-  
Right r; W;2y.2*  
public : V;.=O}Lr  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /6g*WX2P1  
template < typename T2 > 5<9}{X+@o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } o d!TwGX  
} ; 7&2xUcsz)  
Dzb@H$BQ7  
同时,holder的operator=也需要改动: ="MG>4j3.F  
zvE]4}VL?  
template < typename T > n{|~x":9V  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const " @.hz@>  
  { Yf|+p65g  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); iX}EJD{f  
} Nq-qks.&  
od$Cm5  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 I/t2c=f  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 s+,JwV?b  
0&zp9(G5  
return l(rhs) = r; ZjbMk 3Y  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 -GQ`n01  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Y'58.8hl  
wTqgH@rGtR  
template < typename Tp > x]w%?BlS  
class constant_t G$WMW@fy  
  { T2GJoJ!  
  const Tp t; U",kAQY  
public : GkVV%0;&J1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} CPAizS  
template < typename T > t '* L,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^k/@y@%  
  { j&u{a[Y/}  
  return t; K%)u zP  
} (zte'F4  
} ; ] vQn*T"^  
kk& ([ xqU  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ("ql//SL  
下面就可以修改holder的operator=了 \vsfY   
"p0e6Z=  
template < typename T > R FWJ ZN"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #Mrof9  
  { OUQySac  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0;KjP?5  
} 1)w^.8f  
/U+0T>(HS  
同时也要修改assignment的operator() Zg_ fec~6q  
m>DBO|`  
template < typename T2 > DOyYy~Q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;5M I8  
现在代码看起来就很一致了。 i1}Y;mj  
AKu]c-  
六. 问题2:链式操作 *7FtEk/l  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2XNO*zbve  
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。 h:[%' htz  
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。 /5pVzv+rm  
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。 w a2?%y_G  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7\HjQ7__  
:;HJ3V;  
template < typename T > ?t46TV'G  
struct result_1 7M7sq-n5z  
  { "MOM@4\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Z7J8%ywQ  
} ; K+p7yZJ  
@T)kqT  
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: XOsuRI ?  
LR%]4$ /M  
template < typename T > }fU"s"  
struct   ref =~yRgGwJ  
  { lf-1;6nyk"  
typedef T & reference; y<|8OTT  
} ; 9#cPEbb~  
template < typename T > #%5[8~&  
struct   ref < T &> {el,CT#  
  { D?A3p6%  
typedef T & reference; Y?IvG&])  
} ; ]O]6O%.ao  
G LU7?2`t  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ';'gKX!9V  
+`=rzL"0I7  
template < typename T > ~+ [T{{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1L3 +KD~  
  { ~)vq0]MRg  
  return l(t) = r(t); oR[-F+__  
} kT^|%bB[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。 3e,"B S)+  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 F}MjZZj(U=  
29z$z$l4  
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 E&G]R!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: dT?mMTKn+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 m9Xauk$(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Tg/?v3M88  
最后的布局是:  r"YOA@  
                Add \ ]v>#VXr_  
              /   \ xe`SnJgA  
            Divide   5 e>J.r("f  
            /   \ @KJ~M3d0l  
          _1     3 E/OfkL*\  
似乎一切都解决了?不。 cb82k[L6  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ?vh1 >1D  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 %^pm~ck!  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:  |pgrR7G'  
vX30Ijm  
template < typename Right > tqk^)c4FF(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *E.uqu>I  
Right & rt) const tw k  
  { b=+3/-d  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T$!Pkdh  
} BMi5F?Q'G  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5LaF'>1yY  
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。 xlIVLv6dO  
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。 dj-/%MU  
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。 *jCHv  
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。 &a8%j+j  
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? zt!)7HBo  
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: t XfXuHa  
JIatRc?g  
template < class Action > !(A<  
class picker : public Action 5D+rR<pD}"  
  { FeL!%z  
public : ?uh%WN6nU]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `}.jH1Fx/m  
  // all the operator overloaded adY ,Nz  
} ; %_ (Xn  
{&TP&_|H  
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。 9s4>hw@u  
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: br;~}GR_h  
.C|dGE?,  
template < typename Right > __%){j6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const fL(_V/p^  
  { Q3<ctd\]Y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l3N '@GO  
} dt5`UBvUg  
UX24*0`\~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > d~qZ;uw  
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。 \)M EM=U  
7<0oK|~c#  
template < typename T >   struct picker_maker y?'Z'  
  { @+>t]jyz  
typedef picker < constant_t < T >   > result; s{uSU1lQn  
} ; LkyT4HC8n  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > sW]>#e  
  { Esdv+f}4;  
typedef picker < T > result; ~P fk   
} ; \=c@  
w&e q *q  
下面总的结构就有了: *4y0Hq  
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。 ?>Bt|[p:s)  
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。 bQ`2ll*(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 '$h0l-mQ  
至此链式操作完美实现。 }6To(*  
1VA%xOURh  
m`&6[[)6~  
七. 问题3 RveEA/&&  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 mXT{c=N)w  
g?rK&UTU  
template < typename T1, typename T2 > Ri/D>[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6m0- he~  
  { 9Xe|*bT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); af_b G;  
} QfV:&b`  
byHXRA)39  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ~? n)/i("  
R[W'LRh~:1  
template < typename T1, typename T2 > DD'RSV5]  
struct result_2 H2{&da@D5  
  { &UQP9wS4v  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ua!RwSo  
} ; eB_ M *+^  
`svOPB4C'  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? &;[0.:;  
这个差事就留给了holder自己。 w|U 7pUz  
    IAd[_<9D  
_SrkR7  
template < int Order > NKYHJf2?x  
class holder; QV8;c^EZ  
template <> DI\^&F)3T2  
class holder < 1 > 08z?i  
  { `08}y*E  
public : JqK-vvI  
template < typename T > }g"K\x:Z  
  struct result_1 T^@P.zX  
  { `aL4YH-v  
  typedef T & result; iza.' Mm~  
} ; |?LUt@r;  
template < typename T1, typename T2 > Vr KFpFd  
  struct result_2 ug?#Oa  
  { :?$<:  
  typedef T1 & result; uDMyO<\  
} ; m88[(l  
template < typename T > pAH 9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @rlL'|&X*  
  { \GCT3$  
  return (T & )r; i%otvDn1  
} J%P{/nR  
template < typename T1, typename T2 > Fv3:J~Yf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $+n5l@W  
  { i&Me7=~  
  return (T1 & )r1; R 5Cy%  
} 8O.5ML{  
} ; `cqZ;(^  
J1d|L|M  
template <> GD<pqm`vVY  
class holder < 2 > *h~(LH"tN  
  { VMW<?V 2Z  
public : u4~( 0  
template < typename T > nE"0?VNW$  
  struct result_1 M7 gM#bv>L  
  { wb6$R};?  
  typedef T & result; e:(~=9}Li  
} ; U/:x<Y$ tj  
template < typename T1, typename T2 > A[N>T\  
  struct result_2 F <.} q|b  
  { m@y_Wt  
  typedef T2 & result;  p/?TU  
} ; 'p4b8:X  
template < typename T > l?zWi[Zf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6'JP%~QlS  
  { C<hb{$@  
  return (T & )r; \2AXW@xE  
} TmdR B8N  
template < typename T1, typename T2 > 0@2pw2{Ru  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Op ;){JT  
  { F>rf cW2  
  return (T2 & )r2; ]|4mD3O  
} 6N'HXL UlQ  
} ; }9>X M  
&>z}u&oF  
Bk8 '*O/)  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ;/ao3Q   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1a;&&!X  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: zNQ|G1o  
<P<^,aC/j  
return l(i, j) = r(i, j); E3E$_<^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Lz;E/a}s  
g<PdiVp+  
  return ( int & )i; Z.mnD+{  
  return ( int & )j; *,oZ]!   
最后执行i = j; ;@I}eZ,f$  
可见,参数被正确的选择了。 U4,hEnJBT  
!d=Q@oy5  
M ^~  
l%9nA.M'  
b}jLI_R{  
八. 中期总结 U-GV^j  
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: oxL4* bqZ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 e3{L%rQE  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1@A*Jj[R%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4r>buEU  
?u8 vK<2h  
1Qgd^o:d  
-}r(75C  
YK|Y^TU^  
sYY=MD  
九. 简化 /yj-^u\R  
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。 . G ~,h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9C)w'\u9+  
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: |A@Gch fd  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =v]eQIp  
  +-*/&|^等 "6%vVi6  
2. 返回引用。 4C_-MJI  
  =,各种复合赋值等 blA]z!FU  
3. 返回固定类型。 ?#X`Eu  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^, KN@  
4. 原样返回。 S+C^7# lT  
  operator, to*<W,I  
5. 返回解引用的类型。 U[8Cg  
  operator*(单目) CQNt  
6. 返回地址。 @7 *Ag~MRb  
  operator&(单目) er0ClvB  
7. 下表访问返回类型。 n"{oj7E0a  
  operator[] :}18G}B  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 U%na^Wu  
  operator<<和operator>> [ {B1~D-  
q3E_.{t  
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。 '((Ll  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: g1`/xJz|  
@Q atgYu  
template < typename Left > 20f):A6  
struct value_return R4|<Vp<U2  
  { l7r!fAV-f  
template < typename T > IK-E{,iKc  
  struct result_1 `-N&cc  
  { `'`T'+0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; WwDxZ>9jw  
} ; S Yvifgp  
V F'! OPN  
template < typename T1, typename T2 > VNbq]L(g  
  struct result_2 ~4iI G}Y<  
  { Th%1eLQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Tl3{)(ezx  
} ; 0R2 AhA#  
} ; 0Fh*8a}?b  
5!*5mtI  
z,oqYU\:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait wQ,RZO3  
"ppT<8Qi'  
下面我们来剥离functor中的operator() VPTT* a`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )Cz^Xp)#  
>cD+&h34  
return l(t) op r(t) 'gojP  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _ QM  
return op l(t) Al`[Iu&  
return op l(t1, t2) Ga%]$4u  
return l(t) op %zyMWC  
return l(t1, t2) op Mf&W<n^j  
return l(t)[r(t)] <8 At =U  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] v;;X2 a1k  
puv*p %E  
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: ^F~e?^s  
单目: return f(l(t), r(t)); [,a O*7 N  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); wDZFOx0#8  
双目: return f(l(t)); |Tz4xTK  
return f(l(t1, t2)); q $`:/ ehw  
下面就是f的实现,以operator/为例 LxVd7r VY6  
?Y'S /  
struct meta_divide d/(=q  
  { O`dob&C  
template < typename T1, typename T2 > :u{0M&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) zux+ooU  
  { 8y!fqXm%)  
  return t1 / t2; .VmI4V?}h  
} C<fNIc~.  
} ; fT8Id\6js  
jl2nRo  
这个工作可以让宏来做: ) ZOmv  
S_:(I^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ q'2PG@  
template < typename T1, typename T2 > \ ooIMN =  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >UJ&noUD#:  
以后可以直接用 ),\>'{~5&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `z)!!y  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 }]zmp/;a  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) "`"j2{9|e!  
^;s`[f|w  
{7eKv+30  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 n/8Kb.Vf  
`CK;,>i   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X{#@ :z$  
class unary_op : public Rettype ^^?DYC   
  { 2ZtqZ64i  
    Left l; 9zO3KT2  
public : Lx?bO`=qg7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} L238l  
54J<ZXCs  
template < typename T > ].dTEzL9X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y=vH8D]%X  
      { e^XijId.  
      return FuncType::execute(l(t)); Hs=!.tZ,  
    } 7^iF,N  
6ddkUPTF  
    template < typename T1, typename T2 > /2dK*v0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p!aeL}g`  
      { E}@8sY L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); f/;\/Q[Z7  
    } 45MK|4\Y_  
} ; t48(GKF  
+H&_Z38n  
iW"L!t#\|  
同样还可以申明一个binary_op 1wc -v@E  
-'PpY302  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;@d %<yMf@  
class binary_op : public Rettype XFu@XUk!K  
  { N0vd>b  
    Left l; ;7`<.y  
Right r; E;4Ns  
public : z{#F9'\&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y[~6f,?^  
]Hd 0 Y%  
template < typename T > 50DPzn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NNl/'ge <\  
      { M@'V4oUz  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (C-z8R Z6  
    } WQ5sC[&   
^ Nsl5  
    template < typename T1, typename T2 > Bd NuhV`0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i9!Urq-  
      { H;sQ]:.*]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); R ^B2J+O  
    } @i{JqHU"  
} ; 3K?0PRg  
mzT} C&hfP  
)b%c]!  
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~j \<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 K%pmE?%,8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #dpt=  
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。 q5vs;,_ |  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /2@%:b)  
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。。。 0X0D8H(7Q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;n;^f&;sJ  
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) s3+O=5  
下面是修改过的unary_op gw*d"~A  
Xl/G|jB9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /hX"O ?^  
class unary_op ZM#WdP  
  { Vw{Ys6q  
Left l; %C3cdy_c  
  xapkhIW2\  
public : m|]^f;7z  
D+SpSO7yg  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  Nr[Rp  
\OU+Kl<  
template < typename T > YjX=@  
  struct result_1 42wcpSp  
  { MtYP3:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; lTB!yF.r|  
} ; )2FO+_K?T  
pt4xUu{  
template < typename T1, typename T2 > poeXi\e!(  
  struct result_2 OpL 6Y+<  
  { w//w$}v  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -1_Z*?=-  
} ; N/%#GfXx  
(t]>=p%4g  
template < typename T1, typename T2 > qXI30Yo#d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *n*y!z  
  { r\ %O$zu  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); vv0zUvmT  
} t3GK{X  
d_,tXV"z&  
template < typename T > 4jz]c"p-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yQA[X}  
  { epbp9[`  
  return OpClass::execute(lt(t)); =a!6EkX *  
} pMquu&Td  
`e9uSF:9C  
} ; ]T51;j'48  
|f:d72{Qr  
q8h{-^"  
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 Qwa"AY 5pW  
好啦,现在才真正完美了。 ?8,N4T0)  
现在在picker里面就可以这么添加了: +wUhB\F *  
Dgm%Ng  
template < typename Right > 84!4Vz^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const SNU bY6  
  { AY;+Ws  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -7O/ed+  
} ^ <VE5OM  
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`5I 1#PVA  
Ozv.;}SE  
vs@:L)GW\  
7:L~n(QpP  
2SJh6U  
十. bind U(N$6{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。 M([H\^\:  
先来分析一下一段例子 )/Xrhhx  
\!QF9dP4  
=Yj[MVn  
int foo( int x, int y) { return x - y;} lkZC?--H  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5 WppV3;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 u-9t s  
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。 _;q-+"6L;  
我们来写个简单的。 nTU~M~gky  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ? 03Zy3 /  
对于函数对象类的版本: 2jZ}VCzRG  
48g^~{T4O  
template < typename Func > JYr7;n'!  
struct functor_trait }AiS83B  
  { YhT1P fl  
typedef typename Func::result_type result_type; \r%Vgne-g  
} ; VQ?H:1R  
对于无参数函数的版本: x#0@ $  
Qiw eM?-  
template < typename Ret > LQ@|M.$ A  
struct functor_trait < Ret ( * )() > IJc#)J.2A  
  { _~nex,;r  
typedef Ret result_type; R{o*O_qX  
} ; #@6L|$iX  
对于单参数函数的版本: >1U@NK)HfY  
D:ugP ,  
template < typename Ret, typename V1 > otVyuh  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _Af4ct;ng  
  { :3>yr5a7-  
typedef Ret result_type; L[G\+   
} ; 5SL>q`t.bd  
对于双参数函数的版本: pInWKj[y1  
wmr%h q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > b2=Q~=Wc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +Jka:]MW!  
  { px>> ]>ZMH  
typedef Ret result_type; U9o*6`"o  
} ; /eRtj:9M  
等等。。。 DsW`V~ T  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8Qz7uPq  
6&QTVdK'O  
template < typename Func > 2Ml2Ue-9  
struct func_return *@arn Eu  
  { ~}0hN]*G  
template < typename T > K^vp(2  
  struct result_1 z){UuiUM+=  
  { [a)~Dui0@\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %H}Y]D~R  
} ; ^1,Eo2yN  
3d'ikkXK  
template < typename T1, typename T2 > a^T4\  
  struct result_2  q3-;}+  
  { /^33 e+j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  .02(O  
} ; /9+A97{  
} ; A Wh* <H  
lZA>L, \d  
aho<w+l@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3zA=q[C  
y]pN=<*h5  
template < typename Func, typename aPicker > ]6%%X+$7  
class binder_1 Q xF8=p  
  { `?o1cf A  
Func fn; l&sO?P[ /  
aPicker pk; 4fu\3A&  
public : ~sHZh  
&]yJCzo]  
template < typename T > 9Oo*8wvGG  
  struct result_1 'oiD#\t4  
  { k *;{n8o?)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Sp~Gv>uMK  
} ; FX|lhwmc(  
KpbZnW}g  
template < typename T1, typename T2 > FSwgPIO>  
  struct result_2 aBVEk2 p  
  { 3@F+E\k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; c7l!G~yx'  
} ; So\|Ye  
X|damI%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !Zyx$2K  
^8-~@01.`_  
template < typename T > Z:o 86~su  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vi?~0.Z%  
  { gLxT6v5wk.  
  return fn(pk(t)); *L4]\wf  
} _czbUl  
template < typename T1, typename T2 > O^R:_vb3I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SCh7O}  
  { 61+pryW%g  
  return fn(pk(t1, t2)); %$Jq t  
} V:(w\'wm  
} ; l\sS?  
2 -p  
jgo<#AJ/E  
一目了然不是么? f.$aFOn  
最后实现bind cJHABdK-  
}*B qi7E>  
6h:?u4  
template < typename Func, typename aPicker > Ql: b1C,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5y[b8mur  
  { "x.6W!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~^%0V<*-}  
} K?FX<PT  
pRrqs+IJZ\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 zh{@? k  
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。 JhhUg  
Oa.f~|  
十一. phoenix #GY&$8.u*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 38*'8=Y#>  
p'Y&Z?8  
for_each(v.begin(), v.end(), '?`@7Eol  
( FD XWFJ  
do_ E*r  
[ qr'x0r|<>  
  cout << _1 <<   " , " \C+*loLs  
] s#+"5&!s  
.while_( -- _1), hs{&G^!jo  
cout << var( " \n " ) C"U[ b%  
) rTP5-4  
); <*A|pns  
n?ZL"!$  
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: o%/-5-  
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 409x!d~it  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _UH/}!nqB  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  d-ag  
un$ Z7W/  
+(=0CA0GE  
template < typename Cond, typename Actor > Qc&-\kQ:$u  
class do_while SLQ\Y%F  
  { Q3NPwM  
Cond cd; wr3_Bf3]  
Actor act; &O+sK4 P  
public : }&Wp3EWw  
template < typename T > |8DH4*y!  
  struct result_1 (c(-E|u.  
  { )KaLSL>  
  typedef int result_type; H)`CncB  
} ; H})Dcg3  
Q SHx]*)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} RjR&D?dc  
i ll-%OPeg  
template < typename T > ;mf4 U85  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =_$XP   
  { dN$ 1$B^k  
  do qYgwyj=4  
    { kfMhw M8kP  
  act(t); QHHW(InG<  
  } ZdE>C   
  while (cd(t)); a)3O? Y  
  return   0 ; sBP}n.#$  
} 5cyddlaat  
} ; o }9M`[  
_'! aj +{  
&\;<t, 3A~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). T[5gom  
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。 P &;y] ,)E  
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。 Od0S2hHO  
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。 y-w2O]  
下面就是产生这个functor的类: (v|r'B9 b  
"rme~w Di  
g".d"d{  
template < typename Actor > :V&N\>Wo  
class do_while_actor [D*J[?yt  
  { +3M$3w{2  
Actor act; eV[`P&j_C  
public : P'a0CE%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} nc3sty1`  
ES^>[2Y  
template < typename Cond > ;j>*;Q`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0lX)Cl  
} ; mgi,b2  
[<]Y+33  
Uby,Tu  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 eq^TA1>T  
最后,是那个do_ vS7/~:C  
C>*5=p|T  
6-mmi7IfO  
class do_while_invoker |ZS 57c:  
  { 7%{R#$F  
public : Hze-Ob8  
template < typename Actor > G 6Wx3~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ( MB`hk-d  
  { M (+.$uz  
  return do_while_actor < Actor > (act); o .l;: Un  
} p]wP36<S!  
} do_; uz]E_&2  
:|Z$3q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? R;H?gE^m-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 T#\p%w9d  
最后来说说怎么处理break和continue (7IqY1W  
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。 <A)+|Y"^h6  
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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