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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]Z~H9!%t  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 z_zr3XR9  
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, W4Eo1 E  
'Ct+0X:D  
6rRPqO j  
jtZ@`io  
  class filler 4 0Du*5M  
  { oV*3Mec  
public : X }^,g  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} uy B ?-Y+  
} ; Tj.;\a|d  
HMBxj($eR  
r+) A)a,  
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: 13B[m p4  
$ @^n3ZQ4  
%DiZ&}^Ck  
PPohpdd)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); bzZEwMc6  
/$B<+;L!#  
L%<1cE))  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (ttO O45  
7)[4|I  
iX4/;2B=,  
I@[.W!w  
二. 战前分析 -0>@jfP^D  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 hG3b7!^#g  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ]e+S~me  
; LTc4t  
[u~#F,_ow  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?p/i}28=y  
  /* --------------------------------------------- */ @$Y`I{Xf  
vector < int *> vp( 10 ); #w#B'  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,cpPXcz?,  
/* --------------------------------------------- */ |,qz7dpe  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); sR#( \  
/* --------------------------------------------- */ 1(C%/g#"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8TuOf(qE  
  /* --------------------------------------------- */ )u<sEF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Lx2.E1?@  
/* --------------------------------------------- */ Y(<>[8S m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #A?U_32z/2  
a?@j`@]ZR~  
*!Xhy87%Z)  
iX~V(~v  
看了之后,我们可以思考一些问题: YT#" HYO  
1._1, _2是什么? [_${N,1  
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。 r] 2}S=[  
2._1 = 1是在做什么? T#T!a0  
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。 TC ^EyjD  
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。 qdOaibH_  
Nmp1[/{J  
.4U::j}  
三. 动工 #VD[\#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: E_-CsL%  
KbSIKj  
]_j{b)t  
C7,Ol0`v  
template < typename T > /f_lWr:9l  
class assignment U2!9Tl9".  
  { {ImZ><xe/  
T value; wz;IKdk[  
public : MLaH("aen  
assignment( const T & v) : value(v) {} q S2#=  
template < typename T2 > N-;e" g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } WFy90*@Z  
} ; M" %w9)@  
jiz"`,-},O  
8{@#N:SY  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 NfKi,^O  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment r\a9<nZ{  
wn5CaP(]8  
]{Iy<  
&rk /ya[  
  class holder vxK}f*d  
  { l[.RnM[v  
public : lY0^Z  
template < typename T >  H 2\KI(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =((#kDrN  
  { ABB4(_3E  
  return assignment < T > (t); r `VKb  
} ,H\EPmNHK  
} ; BY72fy#e  
?< mSEgvu  
!bS:!Il9=  
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: }JoCk{<31  
C%0|o/Wi  
  static holder _1; rl[&s\[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }`M[%]MNc  
C4]vq+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aB+Ux< -  
而不用手动写一个函数对象。 ) j_g*<  
A9!%H6  
7;+:J;xf66  
Zw` Xg@;xP  
四. 问题分析 fXEF]C  
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。 AMGb6enl  
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。 ]8<;,}#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $-EbJ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _T7tq  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 wZ5 + H%x  
|#Z:v1]"  
五. 问题1:一致性 '/J}T -,Z  
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?| a$l  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +K])&}Dw  
inBBU[Sl  
struct holder D}r,t_]Eb  
  { bT2b)nf  
  // ng;,;o.  
  template < typename T > lrPiaSO`I  
T &   operator ()( const T & r) const ^?VYE26  
  { U5[xW  
  return (T & )r; HE,# pj(D  
} TG~:Cmc  
} ; d:|X|0#\uH  
CfNHv-jDL  
这样的话assignment也必须相应改动: rfpeX   
m(L]R(t  
template < typename Left, typename Right >  LkD$\i  
class assignment D9*GS_K2 t  
  { 4N|^Joi  
Left l; $z)r(N$  
Right r; qCi6kEr  
public : 9s8B>(L  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2j+v\pjYC  
template < typename T2 > }Zu>?U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z?kLAhy!  
} ; N{U``LV  
v}q3_m]   
同时,holder的operator=也需要改动: I ww.Nd2  
gNY}`'~hr  
template < typename T > (p08jR '5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const id="\12Bw  
  { n a,j  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2>Bx/QF@<  
} t."hAvRL  
%"Q{|}  
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。 y w)q3zC  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &=oW=g2  
a;jXMR  
return l(rhs) = r; /B73|KB+  
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。 03Pa; n  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: g .ty#Z=:  
sDL@e33Yb  
template < typename Tp > "E =\Vz  
class constant_t lS&$86Jo(  
  { 'yuM=Pb  
  const Tp t; :_E q(r  
public : 484lB}H  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} mojD  
template < typename T > >DeG//rv  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const P$?3\`U;  
  { @AYO )Y8  
  return t; ?&W1lYY  
} c%%r  
} ; fmC)]O%q  
~GZ!;An  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `!rH0]vy  
下面就可以修改holder的operator=了 P#H|at  
(F@.o1No%  
template < typename T > q] eSDRW  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]y= ff6Q  
  { Ch8w_Jf1yx  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @|! 9~F  
} STmn%&  
O&YX V  
同时也要修改assignment的operator() HQlhT  
9t:P1  
template < typename T2 > a=}JW]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } G66A]FIg  
现在代码看起来就很一致了。 %upnXRzw  
EkS7j>:  
六. 问题2:链式操作 q|,cMPS3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !m)P*Lw  
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。 >Q':+|K}  
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。 jkw:h0hX  
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。 <+ 0cQq=2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \W$bOp  
,b!!h]t  
template < typename T > =@$G3DM  
struct result_1 EooQLZ  
  { p"" #Gbwj  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (%*CfR:>  
} ; v3SH+Ej4  
# hvLv  
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: AW3\>WC  
QB p`r#{I{  
template < typename T > v).V&":  
struct   ref HPJ\]HV(  
  { &iCE/  
typedef T & reference; mNS7/I\  
} ; U%oh ?g  
template < typename T > l1BbL5#1Q>  
struct   ref < T &> JQ|qg\[  
  { %H OMX{~}#  
typedef T & reference; k{_ Op/k}V  
} ; .R5[bXxe7  
dE R#)bGj  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: z<2!|  
]l\'1-/  
template < typename T > # LRN@?P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const gx+bKGB`  
  { F)P"UQ!\  
  return l(t) = r(t); _cra_(b  
} cm^:3(yYX  
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。 |^&n\vXv  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 QH%Zbt2qS  
F&?55@b  
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 {B^V_TX2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: u%n6!Zx  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9+<%74|,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $B6CLWB  
最后的布局是: @pq#?  
                Add *xm(K +j  
              /   \ *=UxX ] 0y  
            Divide   5 X"QIH|qx-  
            /   \ zO#{qF+~;  
          _1     3 F\&Sn1>k  
似乎一切都解决了?不。 z"/Mva3|  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 IHqY/j  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 QP/6N9/  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 0ox 8_l  
N[e QT  
template < typename Right > 8\,|T2w,X  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const v @zpF)|  
Right & rt) const &0B< iO<f  
  { Wn;B~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }6/L5j:+  
}  ut6M$d4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @**@W[EM  
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。 GA&mM   
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。 }1]E=!?)&  
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。 +$]eA'Bh@  
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。 =+um:*a.  
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? Hya  ";'  
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: 7U=|>)Q0s  
'qD5  
template < class Action > 3{e7j6u\  
class picker : public Action $HjKELoJ<  
  { mHTZ:84  
public : +rEqE/QF  
picker( const Action & act) : Action(act) {} uP,{yna(  
  // all the operator overloaded OkSJob  
} ; yX:A?U  
C+ {du^c$  
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。 -fF1vJ7L  
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: RB]K?  
U3SF'r8  
template < typename Right > _ED,DM  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \Y'#}J"dh  
  { oZvQ/|:p!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H^jFvAI,8  
} + -e8MvP  
u rGk_.f  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  ESOuDD2<  
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。 <0[{Tn  
StUiL>9T#  
template < typename T >   struct picker_maker bDdJh}Vz  
  { >`rK=?12<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }qUNXE@  
} ; 6 bL+q`3>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > z1\G,mJK  
  { Mwdh]I,#  
typedef picker < T > result; .K![<e Z  
} ; /'|'3J]HP  
\'( @{  
下面总的结构就有了: 5ug?'TOj'  
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。 4}{S8fGk%  
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。 MFHPh8P  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 UA4Q9<>~  
至此链式操作完美实现。 z-G|EAON"/  
 & y1' J  
?p{xt$<p  
七. 问题3 HgG-r&r!2  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 &fBLPF%6  
%gd=d0vm  
template < typename T1, typename T2 > % '>S9Ja3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !O$*/7  
  { a!"81*&4#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 66\0JsT?3  
} ld1t1'I'  
DQg:W |A  
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: 7e&R6j  
Oq{&hH/'}  
template < typename T1, typename T2 > 9IL#\:d1  
struct result_2 p},6W,f  
  { iKB8V<[\T  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +Q, 0kv  
} ; 7 q<UJIf  
)>LQ{ X.  
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? ]Jj\**  
这个差事就留给了holder自己。 &fYx0JT  
    SdUtAC2  
ZTG*|  
template < int Order > ~p~8T  
class holder; +3e(psdg  
template <> ]B>Y  +  
class holder < 1 > b?-%Uzp<  
  { 5YIi O7@4  
public : +MC>?rr_u  
template < typename T > K5(?6hr;  
  struct result_1 e,Xvt5  
  { *iF>}yhe  
  typedef T & result; W|=?-  
} ; 7Z>u|L($m  
template < typename T1, typename T2 > ,=l MtW  
  struct result_2 ^DHFP-G?e  
  { L>{E8qv>w  
  typedef T1 & result; p}.P^`~j  
} ; IS7g{:}=p  
template < typename T > DLE|ctzj[7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )rD] y2^<  
  { !@-j!Ub  
  return (T & )r; oaI7j=Gp  
} 7\^b+*  
template < typename T1, typename T2 > N s9cx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !U#kUj:4I  
  { `"[VkQFB/  
  return (T1 & )r1; } oJ+2OepN  
} wP1dPl_j:0  
} ; zdn e2  
MxxYMR  
template <> r&"}zyL  
class holder < 2 > .hgc1  
  { v%> ?~`Y  
public : ?[Q;275  
template < typename T > EF0{o_  
  struct result_1 n6WSTh  
  { )8&Q.? T  
  typedef T & result; ~!]FF}6  
} ; :<%K6?'@^  
template < typename T1, typename T2 > mBc;^8I?23  
  struct result_2 ,KkENp_  
  { |LKhT4rE  
  typedef T2 & result; .CI]8O"3y  
} ; ~=%eOoZP;c  
template < typename T > uW4G!Kw28  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D>c%5h  
  { =(*Eh=Pw  
  return (T & )r; ` e~/  
} :RHNV  
template < typename T1, typename T2 > PiI ):B>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }K;@$B6,@  
  { F=B>0Q5   
  return (T2 & )r2; ]*}*zXN/E  
} X=(8t2  
} ; Pf)<6?T  
VYf$0oo\4  
U_!"&O5lr  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ?TE#4}p|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: H1|X0 a(j  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *we3i  
gq[}/E0e  
return l(i, j) = r(i, j); Rjo6Pd{d<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Du$kDCU  
\ ;Hj,z\  
  return ( int & )i; >?M:oUVDU  
  return ( int & )j; #x#.@  
最后执行i = j; $a\q<fN}  
可见,参数被正确的选择了。 wx(| $2{h  
F.?:Gd1  
x:;8U i"&B  
UOF5&>MLb  
S~YrXQ{_>-  
八. 中期总结 nP'ab_>b  
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: <3HW!7Ad1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 XnWr~h{b  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 h'UWf"d  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor E(8!VY ^  
FO3!tJ\L  
.IpwTke'  
C_O 7  
Ca+d ?IS  
fLc<}DF  
九. 简化 nT|fDD|  
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。 (' `) m  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 dSIMwu6u  
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: w \0=L=J  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 lDp5aT;DsM  
  +-*/&|^等 Dr(.|)hv[&  
2. 返回引用。 I" sKlMD  
  =,各种复合赋值等 jSVb5P  
3. 返回固定类型。 N Ja]UZx  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {+ [rJ_  
4. 原样返回。 3dadeu^{A  
  operator, E'[pNU*"x-  
5. 返回解引用的类型。 28X)s!W'  
  operator*(单目) }}grJh>tGg  
6. 返回地址。 f(D?g  
  operator&(单目) "793R^Tz  
7. 下表访问返回类型。 9A B~*;U  
  operator[] SL%4w<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 zCO5 `%14  
  operator<<和operator>> *PL+)2ob  
DKIDLf  
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。  +tfmBZl^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: b)@D*plS&  
#: ' P3)&  
template < typename Left > %PlPXoG=  
struct value_return .h~)|" uzW  
  { %<1fj#X8  
template < typename T > qcQ`WU{  
  struct result_1 X:8=jHkz  
  { 9IMRWtZWT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; EW2e k^  
} ; e;rs!I !Yw  
y*Ex5N~JC  
template < typename T1, typename T2 > PK3T@Qv89  
  struct result_2 +|#sF,,X4g  
  { 2U~oWg2P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; cY\-e?`=4  
} ; &lI.N~Ao  
} ; \,p)  
pVbX#3  
h3@mN\=h'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait n=rPFp RLF  
*%Gy-5hM  
下面我们来剥离functor中的operator() fM S-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0pkU1t~9  
wQ.ild  
return l(t) op r(t) ;HqK^[1\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) f_raICO{R  
return op l(t) dqF--)Nb  
return op l(t1, t2) 1f[!=p  
return l(t) op 8{?Oi'-|0  
return l(t1, t2) op D*D83z OzN  
return l(t)[r(t)] Ih,~h[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] kP8Ypw&  
/#>?wy<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: 7qL]_u[^  
单目: return f(l(t), r(t)); fVf.u'.8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )%ja6Vg  
双目: return f(l(t)); jgEiemh&  
return f(l(t1, t2)); {R1jysG tD  
下面就是f的实现,以operator/为例 Z8'uZ#=Yw  
m"U\;Mw?  
struct meta_divide S'3l<sY  
  { |:H[Y"$1;  
template < typename T1, typename T2 > T w"^I*B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) D eXnE$XH  
  { ?`FI!3j  
  return t1 / t2; NRoi` IIj  
} {'d?vm!r  
} ; deeOtco$LT  
W4>8  
这个工作可以让宏来做: 3$HFHUMQsk  
P?TFX.p7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Hk6Dwe[y  
template < typename T1, typename T2 > \ :kFWUs=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?FMHK\  
以后可以直接用 KY|Q#i|pM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [xI@)5Xk  
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 .`)ICX  
(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。。。) ||Lqx#e=  
y\x!Be;6Z.  
$fn Fi|-  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 R )?8A\<E  
BT#'<!7!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xTAC&OCk^[  
class unary_op : public Rettype y'4=  
  { JN3Oe5yB2@  
    Left l; o"UqI  
public : PkG+`N  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} S4?ss I  
ND21;  
template < typename T > vV=$N"bT~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dAAE2}e  
      { W"wP%  
      return FuncType::execute(l(t)); AV&W&$  
    } MWhFNfS8=  
IL>Gi`Y&  
    template < typename T1, typename T2 > `+* Mr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pOS.`rSK  
      { ~9'VP }\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); z@iY(;Qo  
    } B~~rLo:a  
} ; >Y{.)QS  
IS!B$  
*y N,e.t  
同样还可以申明一个binary_op 7 v`Y*D  
9*,5R,#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ld2 \/9+n  
class binary_op : public Rettype Gm>8= =c  
  { Bxm^Arc>  
    Left l; elP`5BuN  
Right r; y4shW|>5_  
public : I{1w8m4O6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g~Q#U;]  
&:{| nDT_2  
template < typename T > M%B]f2C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _Thc\{aV#  
      { 6o,, w^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); JLg_oK6  
    } C{Npipd}v  
tk, H vE  
    template < typename T1, typename T2 > 0Y"==g+ >f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pK$^@~DE  
      { RHB>svT^K>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); cQ+V 4cW Z  
    } WJJ!No P  
} ; !_V*VD  
+o_`k!  
ZC0F:=/K  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 x$M[/ID0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [0IeEjL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) i-&kUG_X  
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。 Em _miU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 'VF9j\a  
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。。。 \8F$85g  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _G'.VSGH  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) gk] r:p<O  
下面是修改过的unary_op GH:Au  
dd$\Q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [ ra [~  
class unary_op :l*wf/&z  
  { 9 -TFyZYU  
Left l; (>)Y0ki}  
  fh,Y#.V`  
public : 5Z;Py"%  
R$w=+%F  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "pHQ  
rtUd L,Hx  
template < typename T > t$UFR7XE  
  struct result_1 QR^pu.k@  
  { Bpqq-_@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; xp,H5 m%  
} ; j[Et+V?  
)ns;S  
template < typename T1, typename T2 > o.j;dsZ  
  struct result_2 (S(=WG  
  { 8I~H1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Mb/R+:C`  
} ; (D~mmffY1  
rfCoi>{<  
template < typename T1, typename T2 > W6jB!W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !0zM@p  
  { @zPWu}&m  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); n287@Y4Ru  
} & f!!UZMt)  
~[,E i k  
template < typename T > ~%sDQt\S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OGae]O<  
  { ^(6.P)$  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4I2ppz   
} zM)o^Fn2  
vguqk!eo4  
} ; |r3eq4$Am  
Wc+ e>*  
 r5F#q  
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 y6G[-?"/Q  
好啦,现在才真正完美了。 VoP(!.Ua>7  
现在在picker里面就可以这么添加了: V:IoeQ]-  
V:l; 2rW  
template < typename Right > 3 #jPQ[+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const z{AfR2L  
  { 6:h!gY  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); KL -8Aj~  
} gE8>5_R|  
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。 vO"AJ`_  
]bX.w/=  
b},OCVT?  
&uk?1Z#j  
i@d!g"tot  
十. bind EI/_=.d  
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。 2#|Q =rWB  
先来分析一下一段例子 LR`/pet  
aP4r6lLv+  
N(F9vZOs  
int foo( int x, int y) { return x - y;} VpJ2Qpd=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 GL (YC-{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 II[qWs>RG[  
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。 ;i,yT ?so  
我们来写个简单的。 ,9q5jOnk  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: BDcl1f T  
对于函数对象类的版本: hp[8.Z$7  
Aja'`Mu  
template < typename Func > =k0l>)  
struct functor_trait +fKLCzj  
  { o>j3<#?  
typedef typename Func::result_type result_type; I,q3J1K  
} ; -+c_TJ.dC  
对于无参数函数的版本: -vhgBru  
@0t,vye  
template < typename Ret > JJ[J'xl@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > kbOo;<X9A  
  { K _y;<a]  
typedef Ret result_type; [j:%O|h  
} ; c)lMi}/  
对于单参数函数的版本: CJ%7M`zy  
Tw|=;m  
template < typename Ret, typename V1 > KS%xo6k.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Is%-r.i  
  { u,/PJg-(!  
typedef Ret result_type; i) :Q{[D  
} ; 80 p7+W2m  
对于双参数函数的版本: h!MZ 6}zb)  
YZ'gd10T  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > P^.L0T5g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > j63w(Jv/  
  { <51(q_f  
typedef Ret result_type; V =1Y&y  
} ; ^bS&[+9E  
等等。。。 My=p>{s  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _%"/I96'  
l$.C40v  
template < typename Func > .PxtcC.K  
struct func_return n802!d+Tn  
  { }JvyjE  
template < typename T > ?2DYz"/')  
  struct result_1 }0qgvw  
  { N{oD1%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $FCLo8/=  
} ; Jf4D">h  
lZ E x0  
template < typename T1, typename T2 > >'E'Mp.  
  struct result_2 Fe`$mtPu.  
  { Ns&SZO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "4i(5|whp?  
} ; S,qsCnz  
} ; _[IN9ZC2G  
6?(*:}Q  
qfG`H#cA<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 MJDFm,  
}6ec2I%`o  
template < typename Func, typename aPicker > keCM}V`?"  
class binder_1 J`V7FlM  
  { \$GlB+ iCx  
Func fn; N(&,+KJ)  
aPicker pk; }!5"EL(L80  
public : o'r?^ *W  
>L5[dkg%  
template < typename T > lHr?sMt  
  struct result_1 /ey}#SHm,  
  { 8 w^i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \*a7DuVw  
} ; @k ~Xem%<  
:\gdQG  
template < typename T1, typename T2 > ;h3c+7u1  
  struct result_2 & P,8 )YA  
  { @ L?7` VoE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8@Y]dz gjj  
} ; K^?/  
beN0 ?G  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !V#(g./W  
29 ')Y|$,  
template < typename T > #!C/~"Y*`|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lc#su$xR>  
  { FL"7u2rh,  
  return fn(pk(t)); "J3@Z,qW  
} ;NB J@E,  
template < typename T1, typename T2 > jQ(qaX&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2["bS++?  
  { r1JKTuuo  
  return fn(pk(t1, t2)); ?neXs-'-p  
} *)H?d  
} ; x>Q\j>^  
.@.O*n#K  
>>F E?@  
一目了然不是么? 9;sebqC?  
最后实现bind @aWvN;v  
W=%}~ 7*  
Mp}aJzmkB;  
template < typename Func, typename aPicker > j^mAJ5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) g]N!_Ib/!  
  { Z2j M.[hq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [*]&U6\j  
} ?%{v1(  
j[ kg9z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M&:[3u-  
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。 +t,JCY6  
/87?U; |V  
十一. phoenix 7[.aAGTZ;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }&bO;o&>  
Y Dq5%N`  
for_each(v.begin(), v.end(), z~UqA1r  
( cxp>4[gH  
do_ <`+U B<K  
[ /*B-y$WQk  
  cout << _1 <<   " , " 3g0[( ;  
] [ ;  
.while_( -- _1), ( Y'q%$  
cout << var( " \n " ) ` XE8[XY  
) V80g+)|  
); *[9FPya  
IlN9IF\9L  
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: 9l+'V0?`  
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 4'RyD<K\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 XcAx@CY9c  
那么我们就照着这个思路来实现吧: XFUlV;ek  
T/X[q7O~~4  
T;-&3  
template < typename Cond, typename Actor > i<m1^a#C'  
class do_while ZQlja  
  { ,Tvfn`;(  
Cond cd; Mxc0=I'a  
Actor act; [ ]}E- V  
public : &-dyg+b3  
template < typename T > DZ<q)EpC  
  struct result_1 fb0i6RC~&  
  { #/=s74.b  
  typedef int result_type; S|CN)8Jsi  
} ; fzT|{vG8  
z' z_6]5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} K -cRNt  
Y`eUWCD  
template < typename T > (J I4ibP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2f2Vy:&O_  
  { k?zw4S  
  do ANR?An  
    { |08b=aR6ro  
  act(t); 1MkQ$v7m  
  } wJ,l"bnq  
  while (cd(t)); dfAnOF"-  
  return   0 ; P-[6'mw`  
} Ha>Hb`  
} ; j *B,b4  
gY9HEfB  
&FHzd/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8b\XC%k  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 dT?/9JIv  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 efW<  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 O10,h(O  
下面就是产生这个functor的类: #fk#RNt  
uQk}  
DyhW_PH2J  
template < typename Actor > Ac{"$P`  
class do_while_actor jrJ!A(<)  
  { u*u3<YQ  
Actor act; 6AD#x7drj  
public : X` r~cc  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} | >X5@  
A/:^l%y,GZ  
template < typename Cond > =]i[gs)B  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %P@V7n  
} ; *|n-Hr  
`>'%!E9G  
: E`/z@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。 4}-{sS}MP  
最后,是那个do_ +||y/}1  
jRdmQ mTJ  
h]W PWa)M  
class do_while_invoker `#J0@ -  
  { Y=0D[o8  
public : #2 Gy=GvV  
template < typename Actor > 7-S?\:J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const b{4@ ~>i  
  { +OEqDXR+_  
  return do_while_actor < Actor > (act); nbd-f6F6  
} UaA1HZ1  
} do_; K X0{dizZ  
X$mCn#8m  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? QAN :  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 V&e 9?5@  
最后来说说怎么处理break和continue &}}UdJ`  
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。 fib#)KE  
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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