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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda s (PY/{8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \Ow,CUd  
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, ~<O,Vs_C/  
\+B?}P8N*l  
JZx%J)  
[X"k> Sq  
  class filler VTw/_Hf2p  
  { W<'<'z5  
public : $$gtZ{ukQ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0s%6n5>  
} ; hPO>,j^  
P;U@y" s  
>4)g4~'n!  
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: YKx 1NC  
Jt=>-Spj  
Bymny>.M  
5' \)`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Y3o Mh,  
n<R \w''x  
lX;mhJj!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 e-6(F4  
#5{sglC"|F  
i^/54  
&oN/_7y  
二. 战前分析  P\(30  
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。 vInFo.e[4  
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 ,)$Wm-  
Gpu_=9vzv  
`]>on`n?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); # "r kuDO  
  /* --------------------------------------------- */ Phlk1*1n  
vector < int *> vp( 10 ); -1mvhR~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !sK#zAR2  
/* --------------------------------------------- */ {3 o% d:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ND,`QjmZ  
/* --------------------------------------------- */ O5MDGg   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); B$7[8h  
  /* --------------------------------------------- */ ^pw7o6}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &;U|7l~vl  
/* --------------------------------------------- */ FO^24p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $jcz?vH  
=ZMF]|  
uu@<&.r\C  
1.dX)^\  
看了之后,我们可以思考一些问题: _LsYMUe  
1._1, _2是什么? I}%mfojC  
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。 $Sw,hb  
2._1 = 1是在做什么? E7 L bSZ  
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。 JD-Becz  
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。 !7Uu]m69n  
JU2P%3  
ck~ '`<7  
三. 动工 s kY0\V  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: PHQcstW  
w= B  
SZE`J:w  
&m4f1ZO*  
template < typename T > v C-[#]<  
class assignment V^WQ6G1  
  { QU%N*bFW%P  
T value; . Nk6  
public : *V<)p%l.  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3l+|&q[v  
template < typename T2 > 0@w&J9yG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =xoBC&u  
} ;  HFv?s  
u{pTva  
YpiRF+G  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 J]\s*,C&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment flPZlL  
DbQBVy  
fGG 9zB6  
@21u I{  
  class holder x@Sra@  
  { %Au T8  
public : nE^wxtY  
template < typename T > k=FcPF"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const pBvo M={2!  
  { W*3o|x   
  return assignment < T > (t); Ipg\9*c`  
} ,A^L=+  
} ; &!4( 0u  
% hNn%Oy:E  
2-PI JO  
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: @_(nd57oSs  
EI<"DB   
  static holder _1; {.cB>L  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >*Sv0#  
\2(MpB\_6!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Fr<Pe&dn  
而不用手动写一个函数对象。 0:HC;J  
2-p8rGI_F  
.5Q5\qc=  
#qPV Qt  
四. 问题分析 E=A/4p6\$  
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。 ~xP Szf  
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。 e1oFnu2R  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )!BB/'DRQ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 KqFmFcf|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _AVy:~/  
RLv&,$$0  
五. 问题1:一致性 rnJS[o0  
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?| Qz'O{f  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zkH<aLRB  
EWSr@}2j .  
struct holder ws#hhW3qK  
  { 9'D8[p%  
  // KX]-ll  
  template < typename T > zj%cd;  
T &   operator ()( const T & r) const Wnb)*pPP  
  { < JGYr 4V  
  return (T & )r; H+nr5!`kz  
} }`#j;H$i  
} ; zf}rfn  
u|(aS^H=q  
这样的话assignment也必须相应改动: 9tW3!O^_  
(69kvA&|q  
template < typename Left, typename Right > HW^{;'kH~  
class assignment (2n3exx  
  { o@Dk%LxP  
Left l; wHq('+{=&  
Right r; r#ks>s  
public : ;<86P3S  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} y>?k<)nA{  
template < typename T2 > \XZU'JIO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *{HGLl|=  
} ; \?aOExG I  
hg(KNvl  
同时,holder的operator=也需要改动: c>M_?::)0  
D "JMSL4r  
template < typename T > ;]|m((15G  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const bDxPgb7N=  
  { 1 OuSH+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +SP! R[a  
} rjfc.l#v  
4X<Oux*  
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。 :k Rv  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 pIk4V/ fy  
,q{lYX83S  
return l(rhs) = r; f:)]FHPB1  
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。 QSO5 z2|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: i(dXA(p  
e&r+w!  
template < typename Tp > CR} >  
class constant_t OFJJ-4[_3  
  { c }g$1of87  
  const Tp t; z1z =P%WK  
public : \UV T_=Y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} F0DPS:c  
template < typename T > DK2c]i^|=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 89 _&X[X  
  { #MmmwPB_  
  return t; J$o[$G_Z  
} Nj! R9N  
} ; ZYpD8u6U  
h+\$ Z]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :/I={)5  
下面就可以修改holder的operator=了 T#ecLD#  
',v0vyO8  
template < typename T > %a%+!wX0x  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #$9U=^Z[  
  { b@UF PE5jy  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +9& ulr  
} 'eTpcrS3  
>rQ)|W=i  
同时也要修改assignment的operator() 74</6T]^  
#RsIxpc  
template < typename T2 > y"{UN M|R  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;1Tpzm  
现在代码看起来就很一致了。 qX}dbuDE"P  
^+YGSg7  
六. 问题2:链式操作 J{v6DYhi  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 pw(*X,gj  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 `pn-fk  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 -F~9f>  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 B%?|br  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct oWn_3gzw;  
I=Lj_UF4  
template < typename T > B@: XC&R^  
struct result_1 *8(t y%5F0  
  { Sxx.>gP"61  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "1\RdTw  
} ; 6 I>xd  
s2 t-T0;  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 3vEjf  
^Ypb"Wx8  
template < typename T > wLg:YM"  
struct   ref omDi<-  
  { ?PH}b?f4  
typedef T & reference; _a:!U^4  
} ; N NXwT0t  
template < typename T > bU@>1>b6lE  
struct   ref < T &> `dq3=  
  { A/W7 ;D  
typedef T & reference; fuwpp  
} ; ~N+/ZVo&y  
% /wP2O<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \q)1 TTnHS  
&t@6qi`d  
template < typename T > ^?l-YnQqm?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4N^Qd3[d  
  { sfBjA  
  return l(t) = r(t); t.i9!'Y ]  
} w[n>4?"{  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 |<o>$;mZ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8;dbU*  
\/e*quxx  
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 I@3c QxI  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8Nl|\3nl-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 J7aK3 he  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^_"q`71Dk  
最后的布局是: hSf#;=9'  
                Add d$C|hT  
              /   \ B7QtB3bn  
            Divide   5 s9Q)6=mE  
            /   \ %BP)m(S7  
          _1     3 ^zs4tCW%  
似乎一切都解决了?不。 e"8m+]  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 dJ"xW; "  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 .TrQ +k>  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: "u> sS  
ucm.~1G(  
template < typename Right > s%?p%2&RA  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const jnLo[Cf,H8  
Right & rt) const 'V1 -iJj9  
  { lPSDY&`P  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i(qYyO'  
} i{x0#6_Y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )-:f;#xJ  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ~{tZ;YZ  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 7Mb t*[n  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 >rX R;4%  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 SbNUX  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? @%B!$\]  
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: _nCs$ U  
j`&i4K:  
template < class Action > ^Ypx|-Vu!  
class picker : public Action C36.UZoc  
  { aGkVC*T  
public : sYW)h$p;D  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4Xho0lO&  
  // all the operator overloaded 8$xKg3-3M  
} ; >^)5N<t?  
8QgL7  
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。 vCe<-k  
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: &!EYT0=>p  
~0$F V  
template < typename Right > pD.@&J~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const mZJzBYM)  
  { 3e<^-e)+xL  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Xv(9 Yh S  
} X!+ a;wr  
,$(v#Tz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > v/6,eIz  
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。 CoN/L`.SN  
z7}zf@Y-qv  
template < typename T >   struct picker_maker COJ!b  
  { Rm 1`D  
typedef picker < constant_t < T >   > result; CO+jB  
} ; 0\<-R  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > r4>I?lD  
  { 93eqFCF.  
typedef picker < T > result; p?NjxQLA  
} ; L/+J|_J)  
,^Srd20  
下面总的结构就有了: 7%FZXsD  
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。 e9~4wt  
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。 5WN Z7cO  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^"#rDP"v  
至此链式操作完美实现。 :NyEd<'  
@BW8`Ky1  
=}KbE4D+8  
七. 问题3 ~F6gF7]z  
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。 |dzF>8< )  
~,65/O  
template < typename T1, typename T2 > 6OW-Dif^AG  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ._nKM5.  
  { n^)9QQ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .v&h>@'m  
} *w,gi.Y3  
,DO mh<b  
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: |6Z M xY  
? UDvFQ&  
template < typename T1, typename T2 > ?i=!UN  
struct result_2 <vuX " 8  
  { 25[/'7_"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; TRok4uc  
} ; `5&V}"lB  
qP'g}Pc  
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? M\6v}kUY  
这个差事就留给了holder自己。 A>2p/iMc  
    TAoR6aE  
z$5C(!)  
template < int Order > L2$L.@  
class holder; sYP@>tHC  
template <> /8HO7E+5  
class holder < 1 > !QspmCo+  
  { dkp[?f)x  
public : -{%''(G  
template < typename T > tP{$}cEY  
  struct result_1 291|KG  
  { jP'b! 4  
  typedef T & result; E-iBA(H  
} ; x7@HPf  
template < typename T1, typename T2 > ?zu{&aOX|  
  struct result_2 qE:DJy <  
  { a$O]'}]`  
  typedef T1 & result; {\zr_v`g  
} ; 9iNns;^`q  
template < typename T > F ;&e5G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m3-J0D<  
  { _=x_"rz x  
  return (T & )r; xB+H7Ya  
} [wG%@0\  
template < typename T1, typename T2 > ljON_*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]w_)Spo.  
  { =lD]sk  
  return (T1 & )r1; 34:EpZO@  
} LS$82UB&  
} ; !l^AKn|  
KHN ,SB  
template <> }O  
class holder < 2 > l$9,  
  { 74(J7  
public : 1iDo$]TEK  
template < typename T > =7,U qMl_  
  struct result_1 "6QMa,)D  
  { d]`,}vi#E9  
  typedef T & result; J,Ap9HJt  
} ; ;P~S/j[ 8  
template < typename T1, typename T2 > Q>yt O'v1  
  struct result_2 S>E.*]_  
  { $ '*BS  
  typedef T2 & result; r ngw6?`n-  
} ; V5 r7eC  
template < typename T > j@!}r|-T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >#|Yoc  
  { cvfAa#tq>  
  return (T & )r; e8bJ]  
} dR:iUw:V  
template < typename T1, typename T2 > KLW+&.re8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const AoeW<}MO  
  { &N0|tn  
  return (T2 & )r2; v2sU$M  
} a6P.Zf7  
} ; R?s\0  
W F<V2o{k  
KK$A 4`YoR  
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> >。 Ghc0{M<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: T%/w^27E  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Jo<6M'  
!g"9P7p  
return l(i, j) = r(i, j); c"1d#8J  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) p\ S3A(  
K6 7? d  
  return ( int & )i; "mK (?U!A  
  return ( int & )j; SI5QdX  
最后执行i = j; Bx4GFCdifC  
可见,参数被正确的选择了。 ]E^f8s0#V  
U^\~{X  
I1O?)x~  
/vu!5?S  
RiG!TTa b  
八. 中期总结 p]=;t"  
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: w}q"y+=Z:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =:eE!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 caht4N{T  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor GY xI$y0:  
d?Cl04  
KW^aARJ)  
a0\UL"z#+  
Xs@ ^D,  
5V!XD9P'  
九. 简化 12dW:#[  
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。 |"v{RC0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :`1g{8.+  
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: eCD,[At/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 HC,@tfS  
  +-*/&|^等 f@L{*Upj+  
2. 返回引用。 b%j:-^0V  
  =,各种复合赋值等 Ya 4$7|(  
3. 返回固定类型。 P^W47 SO  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3=7h+ZgB  
4. 原样返回。 krc!BK`V  
  operator, ^#se4qQ  
5. 返回解引用的类型。 A8GlE  
  operator*(单目) 3>v0W@C  
6. 返回地址。 *DzPkaYD>  
  operator&(单目) 0EXNq*=EE  
7. 下表访问返回类型。 y/eX(l<{  
  operator[] Un{ln*AR\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :j4 [_9\  
  operator<<和operator>> uF"`y&go  
!Jl0Eu  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 e8<nP t`C  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~W{h-z%q  
v*'\w#  
template < typename Left > Qe.kN dT+_  
struct value_return ^?[<!VBI  
  { cLC7U?-  
template < typename T > NI:N W-!  
  struct result_1 ^I?y\:.  
  { L-{r*ccIW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; rF3]AW(  
} ; ] Nipo'N;  
2tm-:CPG  
template < typename T1, typename T2 > \zL7 j 4  
  struct result_2 @$Kq<P  
  { o{W]mr3D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,s&~U<Z  
} ; SJ^?D8  
} ; iDc|9"|Tf3  
<OSvRWP)  
1[9j`~[([  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait X.9MOdG70  
eH/\7)z  
下面我们来剥离functor中的operator() AiHf?"EVT  
首先operator里面的代码全是下面的形式: z ]N~_9w  
T<k1?h^7  
return l(t) op r(t) ^oO5t-9<!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) vaJXX  
return op l(t) h ]$?~YE  
return op l(t1, t2) kA=~ 8N  
return l(t) op &novkkqY  
return l(t1, t2) op {bqKb=nyZ  
return l(t)[r(t)] x]cZm^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8lSn*;S,  
/C2f;h(1  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: v1g5(  
单目: return f(l(t), r(t)); UDtbfc7bk  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \&)W#8V  
双目: return f(l(t)); #gJ~ {tA:  
return f(l(t1, t2)); 8Flf,"a   
下面就是f的实现,以operator/为例 l5]oS? >y  
Er1u1@  
struct meta_divide u;qMo`-  
  { ~(OIo7#;  
template < typename T1, typename T2 > rGGepd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) HKN"$(Q  
  { qpqz. {\  
  return t1 / t2; 7qK0!fk5  
} 3N0X?* (x|  
} ; E?4@C"Na  
Mr,y|   
这个工作可以让宏来做: <;E[)tv  
m{dyVE  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ - zw{<+;  
template < typename T1, typename T2 > \ ^J~A+CEf"W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; TM}'XZ&  
以后可以直接用 ?i EXFYJG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) dN/ "1%9)  
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 l~!fQ$~  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) C!k9JAa$Z  
rnv7L^9^A  
b\j&!_   
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 L(2P|{C  
VN-#R=D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O| 6\g>ew  
class unary_op : public Rettype 05VOUa*pb  
  { BI.k On=  
    Left l; D6)Cjc>a  
public : V0 +k3H  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} + >gbZ-S  
nf.:5I.  
template < typename T > @))}\:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qTh='~m4[  
      { %i -X@.P  
      return FuncType::execute(l(t)); ^lc}FN  
    } :`u&TXsu  
K[>@'P}y  
    template < typename T1, typename T2 > Ld3Bi2d|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lH@E%  
      { }A)36  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0Q- Mxcj  
    } ENx@Ex  
} ; UQ.D!q  
[q+e]kD  
H@2"ove-uC  
同样还可以申明一个binary_op j_'rhEdLP  
h?3,B0G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Lr?4Y  
class binary_op : public Rettype t-7[Mk9@  
  { eMl]td rI  
    Left l; ^c0$pqZ}r  
Right r; L+~YCat|$U  
public : cv*Q]F1%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jFNs=D&(  
'0_j{ig  
template < typename T > "^ 6lvZP(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *iRm`)zC(  
      { j #I:6yA3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <A -(&+  
    } ;?L!1wklA  
H MjeGO.i  
    template < typename T1, typename T2 > q 5v?`c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Rw/JPC"  
      { TcKvSdr'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `zzKD2y  
    } FSU%?PxO  
} ; "h;;.Y8e  
( ztim  
=2nn "YVP  
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 n,?IcDU~m  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 OSa}8rlr'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4Ay`rG  
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。 xjK_zO*dLq  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^#BGA|j  
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。。。 % L >#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "0'*q<8  
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) \>Ga-gv6/  
下面是修改过的unary_op 5@UC c  
uh5Pn#da^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Cl t5  
class unary_op ,jbGM&.C  
  { %0NkIQ`C  
Left l; zY1s7/$ i  
  5w,Z7I8  
public : G !1~i*P$u  
Ev+HWx~Y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} fKT Dt%  
i+)}aA  
template < typename T > 9QH9gdiw  
  struct result_1 0eqi1;$b]  
  { xBL$]>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; b'7z DZI]  
} ; |k`f/*  
Z&dr0w8  
template < typename T1, typename T2 > \o:ELa HY  
  struct result_2 R81{<q'%X  
  { 5@+4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wc7mJxJxA  
} ; . 0 s[{x  
b46[fa   
template < typename T1, typename T2 > hgweNRTh!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .# 6n  
  { Z;GIlgK9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 80?6I%UB<  
} .:{h{@a  
=% q?Cr  
template < typename T > 11)/] ?/j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %NT`C9][  
  { 1p7cv~#95  
  return OpClass::execute(lt(t)); K\IYx|Hm a  
} SZ5O89  
8_a$kJJ2  
} ; AV:Xg4UJv  
%@}o'=[  
GOy=p3mQ  
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 *xE"8pN/  
好啦,现在才真正完美了。 c=A(o  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9Fy\t{ks  
""1#bs{n  
template < typename Right > bBUbw*DF)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const lAdDu  
  { 1B)Y;hg6&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); TL},Unq  
} PIZ C;K4|  
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。 &1z)fD2  
oA4D\rn8"  
`Yx-~y5X  
0'?V|V=v  
vKNt$]pm=  
十. bind iNod</+"K  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 AbUDn\0$  
先来分析一下一段例子 )7&42>t  
{&2$[g=[ ^  
uY^v"cw/F  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _:35d1[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 g .64Id  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 D JLiZS  
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。 vkd[: CC  
我们来写个简单的。 B4]AFRI  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: , CJAzGBS  
对于函数对象类的版本: 4. 1rJa  
[YC=d1F5  
template < typename Func > 9$7&URwSDI  
struct functor_trait Ts|--,  
  { +kjzn]} f  
typedef typename Func::result_type result_type; ]g{hhP3>  
} ; }JRP,YNh  
对于无参数函数的版本: ecr886  
Ua):y) A  
template < typename Ret > C=fsJ=a5;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )^4ko  
  { *)limqe3"$  
typedef Ret result_type; ?h/xAl  
} ; e8$l0gzaD  
对于单参数函数的版本: drW~)6Lr@  
yGU .AM  
template < typename Ret, typename V1 > MaZM%W8Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > exfm q  
  { i 3m3zXt  
typedef Ret result_type; gRBSt M&hU  
} ; gks ==|s.  
对于双参数函数的版本: Lj}>Xy(7<  
;W]D ~X&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &!ED# gs  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?2{bKIV_  
  { _|N}4a  
typedef Ret result_type; 3pvYi<<D'  
} ; !X^Hi=aV  
等等。。。 :6XguU  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /\na;GI$  
6gXIt9B.h$  
template < typename Func > l0I}&,+  
struct func_return vt//)*(.$  
  { ujU=JlJ7dl  
template < typename T > (=1)y'.  
  struct result_1 U4Z[!s$  
  { K*~]fy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _@Y"$V]=Vt  
} ; 4t04}vp  
`>s7M.|X  
template < typename T1, typename T2 > M :V2a<!c  
  struct result_2 -K"4rz  
  { F8H'^3`b`U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; WvujcmOf  
} ; %m9CdWb=w  
} ; #O"  
["}A S:  
P''X_1oMC  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +noZ<KFW "  
S=' wJ@?;  
template < typename Func, typename aPicker > Ht#@'x  
class binder_1 \#CM <%  
  { ~3gru>qI&  
Func fn; Y$g}XN*)E  
aPicker pk; `-_N@E1'>  
public : EFAGP${F  
=+Im*mgNn  
template < typename T > EeB ]X24  
  struct result_1 4e +~.5r@i  
  { '0:i<`qv#g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 77V .["=7  
} ; 2jl)mL  
bLqy!QE  
template < typename T1, typename T2 >  B$^7h!  
  struct result_2 R[LsE^  
  { P-CB;\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ' _dzcN,z  
} ; K$H <}e3  
piOXo=9H.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,w{m3;]_%  
6-B 9na  
template < typename T > G/vC~6x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @b2`R3}9R  
  { c8{]]  
  return fn(pk(t)); YD\]{,F|  
} pQMtj0(y  
template < typename T1, typename T2 > Q/ZkW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vfcb:x  
  { jij<yM8$g  
  return fn(pk(t1, t2)); ; dd Q/  
} S_v(S^x6  
} ; `Gd$:qV  
!g>.i`  
]u#JuX  
一目了然不是么? &.Q8Mi aT  
最后实现bind |%1?3Mpn  
fQ+\;iAU  
cX:HD+wO  
template < typename Func, typename aPicker > u=r`t(Z1H  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [Il~K  
  { /\Z J   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); e8}Ezy"^  
} y{d^?(-  
>O7~h[FN  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W2Luz;(U  
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。 G^wtE90  
@ {#mpDX  
十一. phoenix cCY/gEv  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "w_N' -}#  
-"Q-H/qh  
for_each(v.begin(), v.end(), LO:fJ{ -  
( \*0yaSQF  
do_ 'Z&;uv,l  
[ e-5?p~>  
  cout << _1 <<   " , " _q?<at}y  
] 06*rWu9P3  
.while_( -- _1), `zpbnxOL$T  
cout << var( " \n " ) ^YvB9XN  
) g~S)aU\:,  
); ] asBd"  
dQb.BOI)h  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: N ]N4^A'  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Nt:9MG>1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 LfLFu9#:w  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;heHefbvvd  
x;\wY'  
28andfl  
template < typename Cond, typename Actor > gNpJ24QK  
class do_while ;WU<CKYG*  
  { >dzsQ^Nj  
Cond cd; 4~z?"  
Actor act; ?BA^YF  
public : PX(p X>  
template < typename T > 8|Y.|\  
  struct result_1 "YU{Fkl#j  
  { |=a}iU8  
  typedef int result_type; J#2!ZQE 3  
} ; ? 1*m,;Z  
:-`7Q\c}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} r\`+R"  
Jb["4X;h  
template < typename T > <?Wti_ /M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q2rUbU_A(  
  { x]|+\1  
  do m~hoE8C$  
    { s;flzp8  
  act(t); 6\jf|:h  
  } sj?3M@l95W  
  while (cd(t)); f~{}zGTM:  
  return   0 ; cbYLU\!  
} 9#d+RT  
} ; VOTv?Vf  
7OCwG~_^  
;Xvp6.:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _c$9eAe  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。  '1^B +m  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 X^9d/}uTa  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 fq[;%cr4  
下面就是产生这个functor的类: +>~?m*$  
YW \0k5[  
R%D'`*+  
template < typename Actor > ;6ecrQMw&  
class do_while_actor mo{MR:>)  
  { ._9 n~=!  
Actor act; R9rj/Co  
public : jjM\.KL]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} OS|>t./U  
C[!MS5  
template < typename Cond > wCf~O'XLw  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {O<l[|Ip  
} ; [+m?G4[  
l7{oi!   
^ci3F<?Q=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1?*  
最后,是那个do_ 0 [?ny`Y  
&UCsBqIY  
4MuO1W-  
class do_while_invoker 2QpHvsl_  
  { E{^XlY  
public : Rm1A>1a :  
template < typename Actor > A\_|un%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const + b$=[nfG  
  { -x8nQ%X  
  return do_while_actor < Actor > (act); dz [!-M  
} r0d35  
} do_; ~_IHaw$hg  
RB* J=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /2EHv.e `  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1i:|3PA~  
最后来说说怎么处理break和continue %CUGm$nH  
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。 'I;!pUfVp  
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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