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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]z 5gC`E0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4&^BcWqA*f  
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, ccJ!N  
}|4dEao\  
~U_,z)<`)c  
s9b 6l,Z  
  class filler "ju0S&  
  { tJ@5E^'4  
public : X00!@ ^g  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <e7  
} ; jwZBWt )5  
V-%Am  
i;8tA !  
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: ^PI8Bvs>j  
rg{|/ ;imT  
9?#L/  
0s8w)%4$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); l-RwCw4f  
h?ZxS  
kZ3w2=x3v  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 V+2C!)f(  
uGMmS9v$ J  
)I`Ma6bX  
cN\Fgbt  
二. 战前分析 m6oaO9"K  
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。 v\:P _J  
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 ,wE cRN w  
o7;#B)jWS  
5T4!' 4n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f]Q`8nU  
  /* --------------------------------------------- */ !*@sX7H  
vector < int *> vp( 10 ); 26Jb{o9Z<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *eonXJYD  
/* --------------------------------------------- */ Au-h#YV  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); kL1StF#p  
/* --------------------------------------------- */ J"Z=`I)KON  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #N'W+M /  
  /* --------------------------------------------- */ _wKaFf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); j6_tFJT  
/* --------------------------------------------- */ -@EAL:kY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r1)@ 7Nt  
#[C=LGi  
+__PT4ps  
qu:nV"~_  
看了之后,我们可以思考一些问题: chF@',9t  
1._1, _2是什么?  nW*D  
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。 byTTLs,}d  
2._1 = 1是在做什么? d1rIU6  
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。 3</gK$f2  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 s}3`%?,6y  
"$Mz>]3&q  
B<" `<oG@|  
三. 动工 /$ :w8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: JgmX=6N  
TC+L\7   
EDf"1b{PX  
W1T% Q88  
template < typename T > Gjh8>(  
class assignment ?8GggJC  
  { .*(xkJI3  
T value; Sb& $xWL  
public : !RD<"  
assignment( const T & v) : value(v) {} UTLuzm  
template < typename T2 > KW1b #g%Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "h'+!2mf  
} ; NlG~{rfI  
+M=`3jioL  
gZHuyp(B  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 n,_q6/!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment lIUaGz|  
j*' +f~ A  
L]kd.JJvy  
Qu;cl/&  
  class holder ,ut-Di=6  
  { 8%ea(|Wjg  
public : f)x(sk  
template < typename T > (E{}iq@2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const g]Jt (aYK  
  { y<5RV>"Vg  
  return assignment < T > (t); s ]XZQr%  
} o^ zrF  
} ; 2Pm[ kD4E=  
tSVWO] <  
SYE+A`a  
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: "\k| Z  
ki6L t  
  static holder _1; ]T:a&DHC  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /Bw <?:  
1p5n}|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mfqnRPZ  
而不用手动写一个函数对象。 !*1 $j7`tP  
4^Y{ BS fF  
ZQk!Ia7  
, UsY0YC  
四. 问题分析 g2;lEW  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 fg)VO6Wo&  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 FMi:2.E  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8g0VTY4$jP  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Gl"|t't(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 QdrZi.qKH  
nZ'-3  
五. 问题1:一致性 D"V(A\sZ  
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?| p9>1a j2a  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 OUk"aAo  
8<)ZpB,7  
struct holder X- ZZLl#  
  { 'eo/"~/*w  
  // O joa3  
  template < typename T > U4.$o ]58  
T &   operator ()( const T & r) const n_4 r'w  
  { @y'0_Y0-B  
  return (T & )r; jF}-dfe  
} Kl,NL]]4*5  
} ; %s! |,Cu  
4{@{VsXN  
这样的话assignment也必须相应改动: r7,}"Pl  
q6,z 1A"  
template < typename Left, typename Right > D 5bPF~q  
class assignment ^TtL-|I  
  { {Q}F.0Q  
Left l; !:PiQ19 'u  
Right r; iF9d?9TWl  
public : [j}JCmWY   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >%ovL8F  
template < typename T2 > _ 6SAU8M,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } gBky ZK  
} ; XEnu0 gr  
/5<=m:  
同时,holder的operator=也需要改动: ZfH +Iqd  
R G*Vdom  
template < typename T > ?j0yT@G  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @c-  
  { 9O -2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $~S~pvT  
} Y hQ)M5  
lLp,sNAj  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 }jUsv8`}8R  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 'Oj 1@0*0  
AN:yL a!  
return l(rhs) = r; fZezDm(Q  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 sO` oapy  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +SR{ FF  
c} +*$DeT  
template < typename Tp > M+0PEf.  
class constant_t 0'Si ^>bW  
  { Z6rhInIY  
  const Tp t; jM&di  
public : L;* s-j6y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} qXg&E}]:=  
template < typename T > }b1FB<e]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +i!5<nn  
  {  kDE-GX"Y  
  return t; r|=1{N x  
} +4.s4&f)  
} ; v,S5C  
@uH!n~QV  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 c7jmzo  
下面就可以修改holder的operator=了 ,`}y J*7  
&DWSf`:Hx  
template < typename T > ga;nM#/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const EB}B75)x  
  { VcrMlcnO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `;j1H<L  
} 4Y8=  
,{PN6B  
同时也要修改assignment的operator() g{V(WyT@  
@P7'MiP]K  
template < typename T2 > !-lI<$S:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } z}[ u~P,  
现在代码看起来就很一致了。 K=N&kda   
9<u&27.  
六. 问题2:链式操作 !, BJO3&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 JKZVd`fF  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 a51(ySC}<s  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 AwZ@)0Wy  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 05 6K)E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4;6"I2;zfG  
nX (bVT4i  
template < typename T > 9 Zos;  
struct result_1 zIF1A*UH  
  { Yh1</C  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; g$uiwqNA%  
} ; > SZ95@Oh  
nGVr\u9z  
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: XZOBK^,5^B  
q]="ek&_  
template < typename T > DghyE`  
struct   ref x<l 5wh  
  { (]q ([e  
typedef T & reference; j EbmW*   
} ; :rr<#F  
template < typename T > Q,.dIPla  
struct   ref < T &> rPB Ju0D"  
  { tV=Qt[|@  
typedef T & reference; 9BakxmAc  
} ; @g[ijs\  
<2(X?,N5BD  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: oT}$N_gFT  
O.dZ3!!+  
template < typename T > $~8gh>`]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const OkRb3}  
  { bD v& ;Z  
  return l(t) = r(t); Z%?>H iy'o  
} Lj /^cx  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ;R+Gf!1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 htYfIy{5w  
%{ U (y#  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 3x(Y+ ymP  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: VN-0hw/A  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p!E*A NwX  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 l%V+] skS  
最后的布局是: qi@Nz=t#HJ  
                Add )E",)}Nh  
              /   \ }Q[U4G  
            Divide   5 9F3aT'3#!  
            /   \ G9S3r3  
          _1     3 .&u @-Vm  
似乎一切都解决了?不。 y@}WxSK*0  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Urw =a$  
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。 &#C|  
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: hAgrs[OFj  
FS7D  
template < typename Right > VVF9X(^rQ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r{~b4~kAf5  
Right & rt) const [g==#[  
  {  <}^p5|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "Ml#,kU<T  
} YPs9Pqkn  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 shLMj)7!  
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。 ;Zf7|i`R3  
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。 HII@Ed f?  
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。 G_WFg$7G%  
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。 ~- aUw}U  
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? )REegFN@  
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%y i3  
>z3l@  
template < class Action > x[&)\[t  
class picker : public Action P(\x. d:  
  { ZRGe$HaU  
public : E.B6u, Te  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Qp@}v7Due  
  // all the operator overloaded D=f$-rn  
} ; Z@ec}`UO|u  
A(XX2f!i  
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。 {iQ4jJ`n  
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: iYW<qgz  
-lfbn =3  
template < typename Right > fDXTedrG/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xgsEe3|  
  { A/Sj>Y1j  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H ~<.2b  
} H.Z<T{y;  
R-k~\vCW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Yi`DRkp]3  
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。 nWd;XR6|  
eS%8WmCV9<  
template < typename T >   struct picker_maker 1#zD7b~  
  { Z0 c|;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; L'e|D=y  
} ; X4k|k>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > i"^ y y+  
  { 7?y([i\y  
typedef picker < T > result; n482?Wp  
} ; &jrc]  
)ItW}1[I  
下面总的结构就有了: i2 )$%M&  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 1,n\Osd  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 uOx"oR|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3'55!DE  
至此链式操作完美实现。 aC3Qmo6?m  
s+0S,?{$  
Rz<'& Z>;  
七. 问题3 m-9ChF: U  
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。 ,C^u8Z|T  
dFk$rr>q  
template < typename T1, typename T2 > F>k/;@d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4SIS #m  
  { (Wn^~-`=+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); gZL,xX  
} Cv< s|  
M?qvI  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: =]LAL w  
Ee{Y1W  
template < typename T1, typename T2 > PSU}fo  
struct result_2 xQxq33\  
  { Md*.q^:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; v+DXs!O{  
} ; nCLEAe$W\=  
b%xG^jUXsX  
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? GjX6noqT  
这个差事就留给了holder自己。 V?n=yg  
    CE|rn8MB  
V17!~  
template < int Order > ;y-sd?pAk  
class holder; be HEAQ  
template <> j;EH[3  
class holder < 1 > xC 4L`\  
  { Ed1y%mR>  
public : Oh,]"(+  
template < typename T >  =tc!"{  
  struct result_1 2CV?cm  
  { 2k^'}7G%  
  typedef T & result; e_IRF+>  
} ; [6\b(kS+  
template < typename T1, typename T2 > z2 mjm  
  struct result_2 1H8/b D  
  { bv}e[yH  
  typedef T1 & result; FQ u c}A  
} ; f7&9IW`7F^  
template < typename T > U.N?cKv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6K^O.VoV^J  
  { 0@Z}.k30  
  return (T & )r; aAgQ^LY  
} M<P8u`)>4H  
template < typename T1, typename T2 > N t\ZM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WF<3 7"A@  
  { gKtgW&PYm  
  return (T1 & )r1; 4B)%I`  
} }ldpudU  
} ; \t)`Cp6,[b  
Y} 6@ w  
template <> od^ylg>K  
class holder < 2 >  BO.Db``  
  { \}_,g  
public : IRTD(7"oyp  
template < typename T > pj7v{H+  
  struct result_1 /y(0GP4A  
  { iU AY  
  typedef T & result; I{=Yuc  
} ; m~uT8R#$  
template < typename T1, typename T2 > /@I`V?Q!a  
  struct result_2 fElFyOo+  
  { `\f 3Ij,  
  typedef T2 & result; 2OQ\ z;s  
} ; L @Q+HN  
template < typename T > Eihn%Esa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Pb sxjP  
  { \>X!n2rLZe  
  return (T & )r; Fu 5c_"!  
} ;; ;=)'o  
template < typename T1, typename T2 > Q!_d6-*u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6[S IDOp*^  
  { <y?=;54a  
  return (T2 & )r2;  {8h[Bd  
} p}<60O"r$  
} ; gtePo[ZH.P  
b'Km-'MtH  
9Vo*AK'&U  
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> >。 dqs~K7O^E  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5DVYHN9c|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !-%XrU8o3  
5{Q9n{dOh  
return l(i, j) = r(i, j); 5~j#Z (}u  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 52zE -SY  
L#zD4L  
  return ( int & )i; &BRa5`  
  return ( int & )j; 9g>)7Ne  
最后执行i = j; ?)186dp  
可见,参数被正确的选择了。 ,[)l>!0\H  
AV7#,+p%G  
5OzEY7K)  
0^sY>N"  
Y~e)3e  
八. 中期总结 I7~) q`  
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<_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >0W 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。 o +7)cI  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor wjD<"p;P  
g,rmGu3v  
X-(4/T+v  
J=t}9.H~=  
8-Y*b89  
8-B7_GoJ+B  
九. 简化 KmTFJ,iM  
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。 a4*976~![  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "ayV8{m^3  
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: BdF/(Pg  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 pCA`OP);=  
  +-*/&|^等 6#!CBY^{  
2. 返回引用。 JE7m5k Ta  
  =,各种复合赋值等 849,1n^  
3. 返回固定类型。 )iQ^HZ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8hD[z}  
4. 原样返回。 4P k%+l  
  operator, _eOC,J<-~  
5. 返回解引用的类型。 CV.|~K0O  
  operator*(单目) ws+'*7  
6. 返回地址。 vxj:Y'}  
  operator&(单目) "(7y% TFt:  
7. 下表访问返回类型。 } &B6  
  operator[] ,MNv}w@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Z K+F<}  
  operator<<和operator>> KE~Q88s  
suwR`2  
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。 hm! J@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?$ e]K/*  
gVfFEF.  
template < typename Left > 3ai[ r  
struct value_return L)J1yw  
  { t4_yp_  
template < typename T > \+%~7Bi]z  
  struct result_1 t-iXY0%&  
  { 9 A ?{}c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; '7sf)0\:<p  
} ; S F*C'  
.i RKuBM/  
template < typename T1, typename T2 > vS>'LX  
  struct result_2 kg]6q T;Y  
  { e=OHO,74z"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; KHML!f=mu  
} ; OR+qi*)  
} ; 0]|`*f&p;  
0w3c8s.  
E{u6<B*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait k56Qas+3=  
[! $N Tt_  
下面我们来剥离functor中的operator() **hQb$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: pY"WW0p"C  
`|ie#L(:7/  
return l(t) op r(t) \N*([{X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) e c&Y2  
return op l(t) 3Tl<ST\  
return op l(t1, t2) fZo#:"{/K  
return l(t) op f$xXR$mjf  
return l(t1, t2) op Ik0g(-d  
return l(t)[r(t)] Qu61$!  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] M,]|L ch  
."$t&[;s  
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: a_>|Ny6{  
单目: return f(l(t), r(t)); Y~I<Locv  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); W "'6 M=*  
双目: return f(l(t));  rL{R=0  
return f(l(t1, t2)); b5NVQ8Mq  
下面就是f的实现,以operator/为例 8z#Qp(he  
faQmkO  
struct meta_divide Q1,sjLO-a  
  { R@o&c%K"  
template < typename T1, typename T2 > R/hI XO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,;`f* #  
  { K;R H,o1  
  return t1 / t2; 8<6H2~5<  
} 3v8LzS3@  
} ; 1r;zA<<%R  
CxF d/X,  
这个工作可以让宏来做: '#'noB;,  
L'= \|r  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vF27+/2+R  
template < typename T1, typename T2 > \ jc5[r;#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]q]xU,  
以后可以直接用 "n%s>@$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +hyOc|5  
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 N''QQBUD  
(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。。。) ax&?Z5%a  
<`}P  
ZVjB$-do  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 X6HaC+P  
,Bk5( e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 51|ky-  
class unary_op : public Rettype cQU/z"?+  
  { Lljn\5!r<  
    Left l; QaWS%0go  
public : ={BD*= i  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} H [=\_X1o(  
x?h/e;  
template < typename T > ? #K|l*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WZ CI*'  
      { 9zp!lw~;+  
      return FuncType::execute(l(t)); zx.qN  
    } `Q@7,z=f  
S6~y!J6Ok4  
    template < typename T1, typename T2 > (@?mm  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tB_le>rhl  
      { ZEqW*piI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {2\Y%Y'}*  
    } SDnl^a  
} ; \v2!5z8|  
L:i&OCU2k  
hkMeUxS  
同样还可以申明一个binary_op !]4u"e  
1Bh"'9-!JT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u?^V4 +V  
class binary_op : public Rettype ;:;E|{e  
  { Kd\0nf6  
    Left l; [&lK.?V)  
Right r; sy&[Q{,4  
public : dY1t3@E  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !<[+u  
g4?2'G5m?  
template < typename T > bLc5$U$!I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iq&3S0  
      { 0z8(9DlTc  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T4eJ:u*;  
    } )2f#@0SVL  
B,>02EZ  
    template < typename T1, typename T2 > o[C^z7WG0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s^k G]7  
      {  |$Yk)z3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); d4Uw+3ikW  
    } j7I=2xnTWu  
} ; bt}8ymcG  
+R'8$  
K@.5   
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 pbMANZU[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 fc#9e9R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]kj^T?&n.  
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。 &;PxDlY5  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! f:;-ZkIU ?  
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。。。 h&"9v~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {yn,u)@r9S  
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) H<Sn p)  
下面是修改过的unary_op z'L0YqXG/  
HE}0_x.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > O&Y;/$w  
class unary_op 4.9qB  
  { De$~ *2  
Left l; 8JLf @C:  
  >8Oa(9n  
public : >X~B1D,SV7  
Ww<Y]H$xZ<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} YidcVlOsO  
is;g`m  
template < typename T > M9"Bx/  
  struct result_1 W;u.@I&  
  { rto?*^N?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 54 $^ldD  
} ; -}7$;QK&a  
%.bDK}  
template < typename T1, typename T2 > J/]%zwDwS  
  struct result_2 1}VaBsEV  
  { K V5 '-Sv1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `KQx#c>'  
} ; `Vvi]>,cg`  
6,t6~Uo/  
template < typename T1, typename T2 > ^O}a,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cAR `{%b  
  { b++r#Q g  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); D]~K-[V?l  
} lZk  z\  
Xi="gxp$%  
template < typename T > q9 Df`6+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +C% 6jGGh  
  { I%d=c0>%  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~RR!~q  
} *7Vb([x4;  
>a8iY|QY  
} ; # ~<]z  
VMah3T!  
e#[Klh$]EW  
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 eo+<@83  
好啦,现在才真正完美了。 O:?3B!wF  
现在在picker里面就可以这么添加了: hQ#e;1uD  
3?o4  
template < typename Right > < $zJi V  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const oN032o?S  
  { JBY.er`6C  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 217G[YE-  
} 12 p`ZD=  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 D!`;vZ\>  
*'((_ NZ>  
#-yCR  
G+dq */  
"L3mW=!*  
十. bind xsa`R^5/c  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 3d}v?q78  
先来分析一下一段例子 [c{\el9H  
U[wx){[|  
yGR{-YwU!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} U9oUY> 9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 YTTyMn  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /1OCK=  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 XIwJhsYZ'9  
我们来写个简单的。 wOAR NrPx2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =x<N+vjXY  
对于函数对象类的版本: wI@87&  
wm~7`&  
template < typename Func > >.meecE?Q  
struct functor_trait XPdmz!,b  
  { I=dG(?#7%  
typedef typename Func::result_type result_type; W3le)&  
} ; A.>mk598  
对于无参数函数的版本: X%yG{\6:  
b~aM=71  
template < typename Ret > GD4S/fn3  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9xR5Jm>k  
  { ! I:N<  
typedef Ret result_type; 6?a`'&  
} ; A-!e$yz>  
对于单参数函数的版本: /2p*uv }IP  
UF+Qx/4h0  
template < typename Ret, typename V1 > &5 "!  0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .\ Ijq!  
  { ?c#s}IH  
typedef Ret result_type; %#2$B+  
} ; DhE-g<  
对于双参数函数的版本: $cSUB  
~P|;Y<?3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > w9'>&W8T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > nQc,^A)I  
  { 3-/|G-4k7  
typedef Ret result_type; Go%Z^pF3CO  
} ; pwFdfp  
等等。。。 eIvZhi  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ji?Hw  
M`Q$-#E:  
template < typename Func > 2 5 \S>  
struct func_return ${T/b(NM  
  { 6=f)3!=  
template < typename T > 'WW:'[Syn'  
  struct result_1 DZqPCMz)^  
  { /S]$Hu|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Lap?L/NS  
} ; W1REF9i){  
a&'9[9E1  
template < typename T1, typename T2 > I# tlaz#  
  struct result_2 [QnN1k  
  { }PI:O%N;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JvO1tA]ij  
} ; _*AI1/>`  
} ; *'?ZG/ (  
'J?{/O^  
e* [wF}))  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ZXx1S?u  
t=Oq<r  
template < typename Func, typename aPicker > $9YQ aN%  
class binder_1 I~6) Gk&  
  { p4P=T@:  
Func fn; J.UNw8z  
aPicker pk; 5len} ){  
public : #&.Znk:@.f  
KkUK" Vc  
template < typename T > /NQrE#pb  
  struct result_1 UV2W~g  
  { FGn"j@m0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; E`j' <#V!  
} ; :of([e|u6  
Ts.2\-+3  
template < typename T1, typename T2 > :aOR@])>o  
  struct result_2 6 ) i-S<(  
  { fizW\f8ai  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2WS*c7Ct  
} ; uUjjAGZ  
!SK`!/7c?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} My>q%lF=fw  
J=-z~\f56  
template < typename T > B=OzP+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0f5 ag&  
  { G/JGb2I/7|  
  return fn(pk(t)); y^H5iB[SPL  
} bhD-;Y!6;  
template < typename T1, typename T2 > B=]j=\o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '=;e# C`<{  
  { 8(Az/@=n  
  return fn(pk(t1, t2)); u43Mo\"<&%  
} `!cdxKLR  
} ; = 9Yf o,F  
v9 \n=Z  
9"^ib9M  
一目了然不是么? S }`f&  
最后实现bind 80Y% C-Y:  
';G/,wB?`  
.iV=ybMT  
template < typename Func, typename aPicker > "81'{\(I_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) oOprzxf"+Z  
  { Do(G;D`h+_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); G$a@}9V  
} _ uOi:Ti  
b; of9hY  
2个以上参数的bind可以同理实现。 CE M4E  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 :uAL(3pQ  
;R 6f9tu2  
十一. phoenix /\Nc6Z/ L  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hbYstK;]Z  
3~fi#{  
for_each(v.begin(), v.end(), Z4G%Ve[  
( 8qkQ*uJP  
do_ ^;/~$  
[ 97 SS0J  
  cout << _1 <<   " , " 274j7Y'  
] } Nn+Ny  
.while_( -- _1),  pF6u3]  
cout << var( " \n " ) ]+`K\G ^X  
) mKtMI!FR  
); `=;}I@]zj)  
&wU"6E  
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: e,#w* |  
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 )7Hx <?P  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 kj2qX9 Ms  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \V'fB5  
.4ww5k>  
<`-sS]=d}  
template < typename Cond, typename Actor > [[_>D M  
class do_while Uy=yA  
  { UQkd$w<  
Cond cd; .qe+"$K'n  
Actor act; CV HKP[-  
public : ?`OF n F,K  
template < typename T > _b>z'4_'  
  struct result_1 "E7<S5 cr  
  { h7ZH/g$)  
  typedef int result_type; v 2rzHzFU  
} ; \="U|LzG  
512p\x@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =M:Po0?0E  
vC]r1q.(  
template < typename T > [ {"x{;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |63uoRr  
  { yLqhj7  
  do pno}`Cer  
    { Lm!]m\LRZD  
  act(t); ga KZ4#  
  } e`a4Gr  
  while (cd(t)); ((AK7hb  
  return   0 ; UazK0{t<f  
} GYy8kp84  
} ; RpU i'  
>&>EjK4?  
oGZuYpa9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). sBWyUD  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 [< 9%IGH  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 vp&.  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 9T2_2  
下面就是产生这个functor的类:  0zr%8Q(Q  
KN@ [hb7%  
bCTN^  
template < typename Actor > 2T%sHp~qt  
class do_while_actor D\ZH1C!d  
  { /Xc9}~t6  
Actor act; g~|vmVBua  
public : O)R}|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ymnh%wS  
cJ?,\@uuP  
template < typename Cond > 1foG*   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; r1.zURY  
} ; v:!TqfI  
Qa9@Q$  
19% "F!^i  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 P1L+Vnfu  
最后,是那个do_ rkh%[o 9"/  
pi70^`@'B  
| Wj=%Ol%o  
class do_while_invoker ON{a'H  
  { 'lEIwJV$  
public : {&Rz>JK  
template < typename Actor > L>Ze*dt  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2!9W:I7  
  { qxyY2&  
  return do_while_actor < Actor > (act); XdzC/ {G  
} VqD_FS;E  
} do_; RV]QVA*i  
EHl~y=9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `6YN/"unfp  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]m &Ss  
最后来说说怎么处理break和continue #5^OO ou|  
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。 fQ.S ,lMe  
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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