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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda n+;PfQ|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8- ]7>2?_  
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, G##^xFx  
A}Gj;vaw  
^p!4`S  
o]@g%_3X  
  class filler m8ydX6~max  
  { lITZ|u  
public : ]Zz<9zix  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^jMo?Zwy  
} ; +gsk}>"  
DU: sQS4  
d8T,33>T  
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: #p^r)+\3=  
g+iV0bbT  
`%M} :T  
~*Ir\wE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .`Ts'0vVy  
h8uDs|O9n  
u:7=Yy :  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _ Oe|ZQ  
gDJ@s    
*tZ#^YG{(  
vaEAjg*To<  
二. 战前分析 .+c YzS] !  
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。 sw@* N  
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 S.Fip _  
]0wmvTR  
3tTz$$-#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QU{\ClW/?  
  /* --------------------------------------------- */ lt&30nf=  
vector < int *> vp( 10 ); I NE,/a=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~IE5j,SC  
/* --------------------------------------------- */ TAu*lL(F  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Ev\kq>2 O  
/* --------------------------------------------- */ K-}'Fiq  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); tF d^5A*  
  /* --------------------------------------------- */ _\Cd.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); y|+ltAK  
/* --------------------------------------------- */ Y; eJo  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]Zf@NY  
.W+ F<]r  
WPM<Qv L  
XU#nqvS`.  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^(0tNX/XD  
1._1, _2是什么? OWK)4[HY(  
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。 \T_?<t,UT  
2._1 = 1是在做什么? ?JD\pYg[/  
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。 !u#o"e<qh  
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。 It\o b7n  
{M?!nS6t  
zA/W+j$:  
三. 动工 pPG@_9qf  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: m&Mvb[  
=c8U:\0  
r_Rjjo  
uGQCW\!"4  
template < typename T > ]&ptld;  
class assignment N2_=^s7  
  { m~Dq0 T  
T value; =;3|?J0=  
public : CFh&z^]PR  
assignment( const T & v) : value(v) {} u0J+Nj9  
template < typename T2 > o/fq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } DOWUnJ;5  
} ; nWK"i\2#G  
FZ^byIS[  
::vw 1Es  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +G_6Ek4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment B!le=V,@,  
=P+S]<O  
vAJfMUlP  
z~oGd,  
  class holder ':!;6v|L  
  { uu>[WFh  
public : 5Wi5`8m  
template < typename T > *0R=(Gy  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ZH%[wQ~4  
  { =fHt|}.K  
  return assignment < T > (t); cuR|cUK  
} &T}v1c7)  
} ; U<r<$K  
&fj&UBA  
&K^h'>t'  
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: o\Hg2^YY>  
_}!Q4K  
  static holder _1; j<+iL]b  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .@APxeU  
"MXd!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )}c$n  
而不用手动写一个函数对象。 +X;6%O;  
DI}h?Uf ,  
!T0IMI  
-JZl?hY(  
四. 问题分析 ZrA\a#z"<  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 5H 1(C#|  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 nL+*Ja  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }M|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;lAz@jr+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 u3,b,p  
{djOU 9]  
五. 问题1:一致性 oT|E\wj  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| z<<` 1wqg  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3Ua g[ms  
6XQ)Q)  
struct holder 66'TdF]"  
  { h)wR[N]n  
  // ~:)$~g7>b  
  template < typename T > :M3l#`4Q  
T &   operator ()( const T & r) const O:7y-r0i  
  { 6g$04C3tHi  
  return (T & )r; ~*B1}#;  
} z7PPwTBa  
} ; lGLZIp  
RFK N,oB  
这样的话assignment也必须相应改动: \\)-[4uC  
/2HwK/RZ  
template < typename Left, typename Right > %k$C   
class assignment dIO\ lL   
  { }UGPEf\  
Left l; J*U(f{Q(  
Right r; "-xC59,  
public : :{66WSa@Dd  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o3WkbMJWM  
template < typename T2 > Z^fF^3x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } m'qMcCE  
} ; :za!!^  
{ J0^S  
同时,holder的operator=也需要改动: !)9zH  
L8j,?u#  
template < typename T > C}1(@$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0KDDAkR5R  
  { ,Fr{i1Ky  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -~(0:@o ;  
} u8 <=FV3  
x:2[E-  
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。 iqoPD4A  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N l@Hx  
t'Q48QAb?  
return l(rhs) = r; VS).!;>z  
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。 XPEjMm'*b3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: akqXh 9g  
`a6;*r y  
template < typename Tp > tcX7Ua(I`  
class constant_t 95!xTf  
  { "Z{^i3 gN  
  const Tp t; D\`$  
public : W;-Qze\D  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} u%h<5WNh<  
template < typename T > _+;x 4K;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const z{n=G  
  { r\Nn WS J  
  return t; J5o"JRJ"  
} So8P 8TCK  
} ; UJm`GO  
sJ?kp^!g  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 W"Rii]GK"  
下面就可以修改holder的operator=了 O.$<Bf9  
nu3 A'E`'k  
template < typename T > Z?x]HB`r  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {[9^@k  
  { WWO jyj  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); TRq~n7Y7C  
} !c&^b@ yw  
Ci*5E$+\  
同时也要修改assignment的operator() ~*[}O)7#  
NPc%}V&C(u  
template < typename T2 > pj )I4C)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } I0ie3ESdN  
现在代码看起来就很一致了。 cu"%>>,,  
m:41zoV  
六. 问题2:链式操作 PLY7qM w  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 S77Gc:[;8  
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。 OS9v.pz  
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。 [)Ge^yI7  
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。 r"Bf@va  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _ xC~44  
-12v/an]L7  
template < typename T > 1=D!C lcb  
struct result_1 g/@CESfm'  
  { 67g/(4&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; qQ_B[?+W  
} ; i Bi/9  
L9kP8&&KK  
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: )} #r"!  
]d[q:N]z  
template < typename T > +|?c_vD  
struct   ref |s^ar8)=)  
  { >r*Zm2($MR  
typedef T & reference; s=nds"J  
} ; kp$ILZ  
template < typename T > #X8[g_d/  
struct   ref < T &> TXaXJIp  
  { 4|e#b(!  
typedef T & reference; Ov|j{}=L=9  
} ; b?^n'0  
DEs?xl]zO  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /{U{smtdFl  
`WB|h)Y  
template < typename T > l>iU Q&V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  @bx2=  
  { m\>x_:sE  
  return l(t) = r(t); x -!FS h8q  
} ?gtkf[0B|  
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。 fkG8,=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 + ND9###  
/LD*8 a  
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 ;H=6u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2ya`2 m  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 H5AY6),  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Q.\>+4]1&&  
最后的布局是: QD<4(@c5|  
                Add ayD\b6Z2.  
              /   \ [GuDMl3hC  
            Divide   5 \f  LBw0  
            /   \ C;5}/J^E  
          _1     3 1fy{@j(W  
似乎一切都解决了?不。 =FbfV*K 9  
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。 E;4a(o]{t  
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。 RFC;1+Jn  
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: fz&}N`n  
;x#>J +QlG  
template < typename Right > A-io-P7qyj  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const NIfc/%  
Right & rt) const #dft-23  
  { JK(&E{80  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $VA4% 9  
} 6S<$7=$ =  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6bGD8 ;  
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。 Kv]6 b2HT  
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。 +XE21hb   
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。 6!nb)auVi  
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。 <@A^C$g  
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? "!tB";n  
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: Mb>XM7}PU  
+7^Ul6BB#K  
template < class Action > .{ -yveE  
class picker : public Action  M9K).P=  
  { ~30Wb9eL  
public : C\^K6,m5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I/aAx.q  
  // all the operator overloaded h 3&:"*A2  
} ; )rj mJ  
[}2.CM  
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。 N::;J  
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: >{S$0D  
=oME~oB~  
template < typename Right > S;'eoqN8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const c)8wO=!  
  { Ic K=E ]p  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LXLDu2/@  
} u-_$?'l;~  
7gwZ9Fob  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1l_}O1  
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。 .F2nF8  
i!3KG|V  
template < typename T >   struct picker_maker _kHpM:;.  
  { %SGO"*_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; M 9#QS`G  
} ; p|d9 g ^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =!^iiHF  
  { @<G/H|f  
typedef picker < T > result; (w eokP!  
} ; F9\Ot^~  
GZEonCk[&  
下面总的结构就有了: (J&Xo.<Z-  
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。 mM* yv  
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。 lrhAO"/1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 k+[KD>;1  
至此链式操作完美实现。 +ca296^  
-ZP&zOsDr  
%g&,]=W\N  
七. 问题3 u;Eu<jU1  
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。 prN(V1O  
U.U.\   
template < typename T1, typename T2 > es[5B* 5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KeI:/2  
  { CLEG'bZa,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); e:LZs0  
} $ud>Z;X=P  
1gm/{w6O  
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: O&w3@9KJ?  
{@5WeWlz~  
template < typename T1, typename T2 > cWO )QIE  
struct result_2 TRLeZ0EC  
  { t`T\d\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "g%:#'5  
} ; m->%8{L  
xm|4\H&Bg  
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? #0g#W  
这个差事就留给了holder自己。 'c0'P%[5A  
    YeC,@d[  
Y@H,Lk  
template < int Order > npcBpGL{  
class holder; D?}m h1#  
template <> yvWzc uL#  
class holder < 1 > 0DB<hpC:5  
  { BhW]Oq&  
public : |Xm4(FN\  
template < typename T > T[h}A"yK;  
  struct result_1 -\'.JA_  
  { qTHg[sME  
  typedef T & result; l5';?>!s  
} ; p@8krOo`  
template < typename T1, typename T2 > qM>OE8c#/  
  struct result_2 {Okik}Oh  
  { :Q ?J}N  
  typedef T1 & result; 5**5b9bj-9  
} ; d]ZC8<`w  
template < typename T > *{dD'9Bg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d50IAa^p6J  
  { M.:@<S  
  return (T & )r; `s83r hs`!  
} d=(Yl r  
template < typename T1, typename T2 > $^=jPk]+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const '%-xe3  
  { ;Nf hKu%K  
  return (T1 & )r1; 7lDaok  
} )SL@ >Cij  
} ; _RaVnMJKX4  
tw4am.o1]  
template <> }'V'Y[  
class holder < 2 > ys[i`~$  
  { |<3Q+EB^  
public : K;y\[2;}e,  
template < typename T > OpbT63@L  
  struct result_1 ~I\r1Wj;  
  { O3C)N I\i  
  typedef T & result; 0Dm`Ek3A7x  
} ; I0l.KiBm  
template < typename T1, typename T2 > xeYySM=  
  struct result_2 2gL[\/s  
  { /ik)4]>  
  typedef T2 & result; jO&f*rxN  
} ; E8iadf49  
template < typename T > i[ Gw 7'f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !v5sWVVR  
  { 86[RH!e  
  return (T & )r; <[3lV)~t  
} UQ$\ an'  
template < typename T1, typename T2 > ;%rs{XO9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SEQO2`]e:  
  { bm tJU3Rm  
  return (T2 & )r2; ?mYV\kDt\  
} &FJU%tFA  
} ; D2TXOPH  
3\p]esse  
p~, 3A:i  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 S0.- >"L  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1RI#kti-"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /md Q(Dm  
Ng."+&  
return l(i, j) = r(i, j); XU;{28P  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4lY&=_K[)  
UYcyk $da  
  return ( int & )i; dWW-tHv#  
  return ( int & )j; PK-}Ldj  
最后执行i = j; )-Mn"1ia  
可见,参数被正确的选择了。 K{= r.W  
[I++>4  
7dufY }}  
S& ,Ju%  
=p,4=wo{  
八. 中期总结 =0s`4Y"+  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: >uyeI&z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 c69U1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 s=q%:uCO  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor P,$ [|)[E  
PtRj9TT  
4 [5lX C  
Sr ztTfY  
g/U$!d_  
^B<PD]  
九. 简化 =0 C l  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 q*F~~J!P  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |i} +t  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:  \]f5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 mJGO)u&  
  +-*/&|^等 V(lK`dY  
2. 返回引用。 .`p<hA)%[C  
  =,各种复合赋值等 CzzUi]*Ac{  
3. 返回固定类型。 w| -0@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) x%IXwP0  
4. 原样返回。 5A2Y'ms,/  
  operator, 0,1L e$)6  
5. 返回解引用的类型。 @wYQLZ  
  operator*(单目) FhY{;-W(T  
6. 返回地址。 ]Efh(Gb]  
  operator&(单目) +?"HTDBE||  
7. 下表访问返回类型。 #|{BGVp  
  operator[] ?8wwd!)x%  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .*RB~c t  
  operator<<和operator>> Q>}e IQ Y  
A=v lC?&Z  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 j{Yt70Wv  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: YZ"+c&V"  
Jo7fxWO_g  
template < typename Left > DU/9/ I?~  
struct value_return 2_oK 5*j  
  { Zzw}sZ?8  
template < typename T > 5(iSOsb  
  struct result_1 IKMs Y5i  
  { 36kc4=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ; d, JN  
} ; KA|&Q<<{@  
27Kc -rcB  
template < typename T1, typename T2 > zK ' _e&*  
  struct result_2 3i]"#wK  
  { dl*_ m3T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; wE,=%?"  
} ; I<D&,LFH*w  
} ; vpeq:h  
vKU]80T  
>~`Y   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _SMT.lG  
}"%!(rx  
下面我们来剥离functor中的operator() di]$dl|Wi  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  ESC  
ql{^"8x  
return l(t) op r(t) =R8f)UQYx  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (ZE%tbm2  
return op l(t) CbTf"pl  
return op l(t1, t2) Qag|nLoT  
return l(t) op " jl1.Ah  
return l(t1, t2) op {&\J)oZ  
return l(t)[r(t)] @K,2mhE~h  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] pTa'.m  
5z9r 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: T!m42EvIvE  
单目: return f(l(t), r(t)); $\0cJCQ3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -{yDk$"  
双目: return f(l(t)); DHh+%|e  
return f(l(t1, t2)); 8eOl@}bV  
下面就是f的实现,以operator/为例 %-h7Z3YcN  
x\Nhix}1D  
struct meta_divide D 7Gd%  
  { f0-RhR  
template < typename T1, typename T2 > &q ," !:L]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9O),/SH;:  
  { g>6:CG"  
  return t1 / t2; HO 266M  
} 89*S? C1  
} ; bh=\  
Kwy1SyU  
这个工作可以让宏来做: W9 n^T+2  
~fyF&+ibp'  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #@nZ4=/z  
template < typename T1, typename T2 > \ Mq+viU&   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,3wI~ j=  
以后可以直接用 r:fwrC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _Ct}%-,4  
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 Q9` s_4  
(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。。。) 2"T8^r|U  
98D{{j92  
X?KGb{  
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 c_~XL^B@  
=ied}a :[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I?f"<5[0  
class unary_op : public Rettype 0^J*+  
  { )vO_sIbnW  
    Left l; +V2C}NQ5R  
public : bcq@N  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -(6eVI  
.[edln  
template < typename T > pO\ S#GnX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "F&Tnhh4  
      { LTg?5GwD\j  
      return FuncType::execute(l(t)); \ua9thOG  
    } kFS0i%Sr  
jFgZ}Xp  
    template < typename T1, typename T2 > 11i"nR|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8&?^XcJ*x  
      { ^bF}_CSE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~ wfoK7T}  
    } k%"$$uo  
} ; ]MC/t5vCu  
vad|Rpl  
Zn?8\  
同样还可以申明一个binary_op }phz7N9  
'g. :MQ8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '*8  
class binary_op : public Rettype Xyb8u})p'  
  { K3La9O)>  
    Left l; +nU',E  
Right r; gs$3)t  
public : _Mlhum t  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x2Ha&   
aZ8h[#]7  
template < typename T > ?(]a*~rx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l#b:^3  
      { 4+)Z k$E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7 2`/d`  
    } |p;4dL  
fwRGT|":B  
    template < typename T1, typename T2 > 0rV/qMo;K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2q+la|1Cr  
      { DKR<W.!*t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); OdO{xG G@  
    } {PL,VY)Z  
} ; t9ER;.e  
>Ja0hS{*  
ggMUdlU  
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 &Y 'z?N  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 AlUJ1^o)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) r i,2clp  
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。 Xe)Pg)J1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! r~I.F!{  
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。。。 ki#y&{v9Be  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 K/DH / r  
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) XnD0eua#  
下面是修改过的unary_op 5Qb;2!  
RTA%hCr!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > C:Vv!u  
class unary_op yj>) {NcX  
  { P1$f}K}  
Left l; 9_eS`,'  
  =+`D  
public : E`~i-kf  
ma3Qi/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} O!o <P5X^  
Ks|gL#)*Ku  
template < typename T > -P2 @mx%  
  struct result_1 {d8^@UL  
  { X!o@f$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; bH_I7G&m  
} ; fTTm$,f5N  
FWIih5 3`  
template < typename T1, typename T2 > "X`Qe!zk4  
  struct result_2 *}7U`Aa  
  { nz>K{(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ) 9xX  
} ; V):`&@  
R3cg2H  
template < typename T1, typename T2 > {JTmP`&l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >)4.$#H  
  { )4PB<[u  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _'&k#Q  
} 2,+d|1(4o  
 70{RDj6{  
template < typename T > @#A!w;bz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T=.-Cl1A  
  { g2A"1w<-AH  
  return OpClass::execute(lt(t)); m.!wsw  
} jBS'g{y-!  
j+nv=p  
} ; (p^S~Ax  
FbmsN)mv!%  
u9BjgK(M  
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 f0OgK<.>T  
好啦,现在才真正完美了。 s~=g*99H  
现在在picker里面就可以这么添加了: KLW&bJ$|j  
S3QaYq"v  
template < typename Right > 1}`2\3,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;e2Ij  
  { (,shiK[5f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); TKd6MZhT  
} Gj)uy jct  
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。 s_TD4~ $  
XYMxG:  
FQ1arUOFW,  
ghX:"vV{n  
$:(z}sYQ7  
十. bind 0Lx3]"v  
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。 ?H<~ac2e  
先来分析一下一段例子 p x0Sy|  
Nvhy3  
=88t*dH(,"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3Mur*tj#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ERp{gB2U?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 w?*j dwh,'  
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。 N70zjy4?fL  
我们来写个简单的。 n?}5!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: jK e.gA  
对于函数对象类的版本: _%;M9Sg3  
3hLqAj  
template < typename Func > ?@>;/@  
struct functor_trait *CzCUu:%t  
  {  ; HP#bx  
typedef typename Func::result_type result_type; 2p+C%"n>  
} ; ^B|YO8.v  
对于无参数函数的版本: j!7Qw 8  
ZRPE-l_3:  
template < typename Ret > my4\mi6P  
struct functor_trait < Ret ( * )() > S{- f $Q*  
  { G@B*E%$9  
typedef Ret result_type; ^g[J*{+!W  
} ; {!MVc<G.  
对于单参数函数的版本: an.`dBm  
oCbpK  
template < typename Ret, typename V1 > B2Qp}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > e+l\\9v  
  { 9N^+IZ@l  
typedef Ret result_type; !D7"=G}HD  
} ; $M39 #a  
对于双参数函数的版本: :,47rN,qa  
@R UP$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > UDM yyVd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4j{oaey  
  { y #69|G  
typedef Ret result_type; <>n9'i1  
} ; \@8*TS  
等等。。。 ?d~]Wd!z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -w\M-wc/$  
ljuNs@q  
template < typename Func > 1TIlINlJ  
struct func_return F(;jM(  
  { Fh^ox"3c  
template < typename T > nGns}\!7'  
  struct result_1 GyuV %  
  { GZ"&L?ti  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x^X$M$o,l  
} ; mbGcDG[HQ  
*Wso3 6an  
template < typename T1, typename T2 > p&\K9hfi  
  struct result_2 ^EuW( "  
  { d+Ds9(gV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R3Ee%0QK  
} ; Fe5jdV<  
} ; =q5@,wN^  
G0pBR]_5z$  
x~z_,':  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -p]>Be+^x  
/'\;8A$J`  
template < typename Func, typename aPicker > c_Tzyh7l4  
class binder_1 MUB37  
  { M!#AfIyB  
Func fn; E23w *']  
aPicker pk; <}]{~y  
public : C38%H  
/K@$#x_{  
template < typename T > .yX>.>"T|  
  struct result_1 xHe^"LL  
  {  VGB-h'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; VKNp,Lf  
} ; `R0Y+#$8h  
vtZ?X';wh  
template < typename T1, typename T2 > >D~w}z/fk  
  struct result_2 1AT'S;`  
  { gApz:K[l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _YLUS$Zw  
} ; !*_K.1'  
H]]c9`ayt  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~z`/9 ;  
eC;!YG Z  
template < typename T > J.W Ho c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [%?y( q  
  { B4^`Sw  
  return fn(pk(t)); >(3'Tnu  
} &XtRLt gS  
template < typename T1, typename T2 > x9~[HuJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4w;~4#ZPp  
  { lLMPw}r<  
  return fn(pk(t1, t2)); hlC%HA  
} ]-a{IWVN  
} ; FT( iX `YQ  
ZV( w  
l&Q!mU}  
一目了然不是么? wV:C<Mg7q  
最后实现bind jtCZfFD?  
`kPc!I7Y  
;`X~ k|7K  
template < typename Func, typename aPicker > ;ctU&`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;cLUnsB\  
  { 6__K#r  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3S;N(A4  
} cix36MR_  
f?maa5S  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^j=bObaX  
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。 ${>DhfF  
Sr"/-  
十一. phoenix s:b" \7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: c3#q0Ma  
Vo >Xp  
for_each(v.begin(), v.end(), ="3,}qR  
( K}K)`bifw  
do_ UJn/s;$.e  
[ 8gI\zgS  
  cout << _1 <<   " , " 5(#-)rlGj  
] VMF|iB  
.while_( -- _1), t%$@fjz  
cout << var( " \n " ) 1a8$f5  
) 5r7h=[N  
); $H;+}VQ  
NnOI:X {  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: gc,Ps  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 8^vArS;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 P#*n3&Uu  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !DcX8~~@  
+$,dwyI2t  
>|nt2  
template < typename Cond, typename Actor > V.2[ F|P;3  
class do_while CL1 ;Inzl  
  { tl^m=(ZQ  
Cond cd; O,irpQ  
Actor act; ?(D}5`Nfu  
public : `< Yf{'*  
template < typename T > "-0;#&!  
  struct result_1 4U{m7[  
  { 0Cq!\nzz  
  typedef int result_type; DY.58IHg1  
} ; $ S~%KsC  
U|?,N0%Z1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }NwN2xTB  
|^ iA6)Q  
template < typename T > iC*U$+JG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  5~s{N  
  { 8K^f:)Qw  
  do 2kJ!E@n7  
    { (OqHfv  
  act(t); ! Rvn'|!  
  } choL %g}  
  while (cd(t)); t:T?7-XIE  
  return   0 ; '=#5(O%pp  
} jb3.W  
} ; uP6-cs  
+* D4(  
MD4\QNUa)*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). H&K3"Ulw  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ` FxtLG,F  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 -[$&s FD  
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。 (: OHyeNt  
下面就是产生这个functor的类: Tq#<Po $  
Mz\yPT;Y  
?Pnx ~m{%*  
template < typename Actor > 5~[N/Gl  
class do_while_actor B1+ZFQo  
  { b0YNac.l  
Actor act; Mj'lASI  
public :  #>bT<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3agNBF2  
`p1DaV  
template < typename Cond > 9A+M|;O  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 045\i[l=  
} ; !qw4mN  
6RP+4c  
5[<F_"x  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |*E"G5WZM  
最后,是那个do_ pyF5S,c  
@G(xaU'u  
A8!Ed$@  
class do_while_invoker =)*JbwQ   
  { k(v"B@0  
public : <`+zvUx^?  
template < typename Actor > 9 `INC~h  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ls]H6z*q  
  { :MBS>owR  
  return do_while_actor < Actor > (act); ob]dZ  
} _uJVuCc  
} do_; HL8(lPgS  
avBua6i'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @?d?e+B  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 yZ~b+=UM  
最后来说说怎么处理break和continue pZ\$50t&O  
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。 ALAL( f`  
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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