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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda LHCsk{3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Fqq6^um  
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, OWjJxORB  
 v9RW5  
*V^ #ga#A  
is; XmF*5=  
  class filler O>y'Nqz  
  { "@3@/I  
public : 8ovM\9qT  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \YJy#2K  
} ; tq50fq'  
l;X|=eu'  
?8@>6 IXn  
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: Ds8 EMtS  
sRHA."A!8  
'XOX@UH d  
e;YW6}'}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); mABe'"8  
b;mSQ4+  
\u OdALZ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Zi$ziDz&  
/?-7Fg+,  
we7c`1E  
%GEJnJ  
二. 战前分析 9W`Frx'h1  
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。 x|64l`Vp(:  
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 B6P|Z%E;D6  
V}w;Y?] J  
a T  l c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ybdd;t}&1  
  /* --------------------------------------------- */ xG&SX#[2  
vector < int *> vp( 10 ); t%1^Li  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); O;Y:uHf  
/* --------------------------------------------- */ ~}ml*<z@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); dj6*6qX0'^  
/* --------------------------------------------- */ 4pU>x$3$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #_  C  
  /* --------------------------------------------- */ &fP XU*l4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~|Y>:M+0Z  
/* --------------------------------------------- */ Z(0@1l`Z-`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .y5,x\Pq(  
~:Uw g+]j  
hPhZUL%  
2 +5e0/_V  
看了之后,我们可以思考一些问题: ZUXr!v/R:1  
1._1, _2是什么? 0o&MB Dp  
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。 =4!nFi  
2._1 = 1是在做什么? U_yE& 6 T  
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。 7EhN u@5-  
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。 [e e%c Xo  
C_:k8?  
xvLn'8H.  
三. 动工 N6QVt f.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: I8   
4b]a&_-}  
%~ |HFYd  
"%2xR[NF  
template < typename T > ~vdkFc(8B  
class assignment W{cY6@  
  { Ft JjY@#  
T value; L *[K>iW  
public : wRNroQ  
assignment( const T & v) : value(v) {} =dP{Gh  
template < typename T2 > c>bq%}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2LY=D L7  
} ; !{^\1QK  
O  OFVnu  
9X<OJT;3J  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;)0w:Zn/[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment PG5- ;i/  
0pe3L   
w>?Un,K  
_cDF{E+;  
  class holder _+f+`]iM  
  { }}{!u0N},V  
public : 6"j_iB  
template < typename T > {.e=qQ%P5)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :q##fG 'm/  
  { iP~,n8W  
  return assignment < T > (t); %T`U^ Pnr  
} qd@&59zSh  
} ; )4Q?aMm  
o;F" {RZ  
H/F+X?t$0  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: q]& .#&h  
[Bb utGvj  
  static holder _1; 1MkI0OZE  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zRl~^~sY  
TTNk r`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8 }'|]JK  
而不用手动写一个函数对象。 3. WF}8  
8U2dcx:G3  
g8;D/  
wz8PtfZ  
四. 问题分析 }$su4A@0  
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。 0CvsvUN@  
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。 z T%U!jqI  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 yTM{|D]$(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 L7Dh(y=;7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .?C%1a&_l  
OIb  
五. 问题1:一致性 _K2?YY(#>  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| d4[(8} x$/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Tq<2`*Qs  
ihL/n  
struct holder ^u)z{.z'H/  
  { gA#RM5x@  
  // #PLEPB  
  template < typename T >  Rxpn~QQ  
T &   operator ()( const T & r) const K2_Qu't0$  
  { .o{0+fC#  
  return (T & )r; \79X{mcd  
} ~.Ik#At  
} ; G* %t'jX9  
wl=61 Mb  
这样的话assignment也必须相应改动: w [>;a.$  
_S0+;9fhY  
template < typename Left, typename Right > ajhEL?%D  
class assignment z:Sigo_z[  
  { H2gj=krK  
Left l; QA!_} N4n  
Right r; s,VXc/  
public : |8_JY2 R  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  84zTCX  
template < typename T2 > %bXx!x8(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]6Ug>>x5  
} ; zkM"cb13q/  
u?ek|%Ok  
同时,holder的operator=也需要改动: ]T! }XXK  
)-rW&"{U  
template < typename T > H14Ic.&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const YO)$M-]>%J  
  { AT Zhr. H  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); AZ|yX  
} ,"-Rf<q/  
G%p~m%zIK  
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。 wJb#g0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2Tav;LKX  
pV p:@0h  
return l(rhs) = r; `i~ Y Fr  
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。 x  LBQ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6Sj6i^"  
Cm$1$?J  
template < typename Tp > +#@"*yj3  
class constant_t .k{ j]{k  
  { u#7+U\  
  const Tp t; Q~D`cc|]  
public : IHfzZHy  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~`;rNnOT3  
template < typename T > Q\ ^[!|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const UCrh/bTm  
  { 3CjL\pIC  
  return t; W|k0R4K]]  
} !33#. @[  
} ; iJFs0?*  
-u!qrJ*Z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 stl 1Q O(h  
下面就可以修改holder的operator=了 c47")2/yO  
TZir>5  
template < typename T > ^62|d  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6!iJ;1PeE  
  { C8N{l:1f]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); uNbH\qd=  
} gQSNU_o Z  
Vpfp}pL  
同时也要修改assignment的operator() z7.|fE)<6  
_?7#MWe&  
template < typename T2 > g_*T?;!.U  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8?t"C_>*e  
现在代码看起来就很一致了。 /NT[ETMk+  
@(``:)Z<b  
六. 问题2:链式操作 3XiO@jzre  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =! Vf  
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。 g o5]<4`r  
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-(dRSDNM  
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。 T`/IO.2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct SDG-~(Y  
x)rlyjFM  
template < typename T > ? Q@kg  
struct result_1 PMsz`  
  { XB hb`AG  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @Fv=u  
} ; ){s*n=KIO  
vqslirC  
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: P=L$;xgp  
|6:=}dE#[  
template < typename T > _,Fny_u=;  
struct   ref m4k Bj*6c{  
  { gV1[3dW  
typedef T & reference; ?71+ f{s  
} ; (%CZ*L[9Z  
template < typename T > Ph&urxH@  
struct   ref < T &> P27%xV-n>  
  { 3T\l]? z  
typedef T & reference; `"yxdlXA  
} ; y #f QPR  
:_<_[Y]1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ukgAI<O%  
zHWSE7!  
template < typename T > ?B@;QjhjiJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const zxb/  
  { i[C~5}%  
  return l(t) = r(t); 4:3rc7_ 1  
} ] U@o0  
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。 -!RtH |P  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @YvOoTyb  
yn AB  
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 + j+5ud`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: uxn)R#?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 kEeo5X N  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 e;bYaM4 UX  
最后的布局是: %Kh4m7  
                Add 8rZ!ia!  
              /   \ C F!Sa6  
            Divide   5 MmPU7Nl%X  
            /   \ _3iHkQr  
          _1     3 #H [Bb2(j  
似乎一切都解决了?不。 72W,FU~OD  
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。  I7+9~5p  
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。 ~8 H_u  
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: +1JH  
p1pQU={<  
template < typename Right > u*S=[dq  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const qIUfPA=/_  
Right & rt) const %A1@&xrbl  
  { R;whW:Tx  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ))D:8l@  
} 6dH }]~a  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Xy,lA4IP  
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。 Bm$"WbOq*R  
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。 KAA-G2%M  
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。 n>3U_yt6b  
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。 V!%jf:k  
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? IH48|sa  
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: ~\p]~qQ\K  
MiT}L  
template < class Action > v dbO(  
class picker : public Action .9*wY0:  
  { wZT%Ee\D%  
public : 8kE]_t  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ',3HlOJ:  
  // all the operator overloaded gwrYLZNGI  
} ; p;)"  
%)jxW{  
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。 rVvR!"//yH  
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: 5 hj  
VpfUm?Nq  
template < typename Right > 'X).y1'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !J1rRPV  
  { +:=(#Y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (YBMsh  
} %V &n*3  
T#%/s?_>.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Sgim3):Z  
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。 C`=p +2I]  
r;9 r!$d  
template < typename T >   struct picker_maker 7*Qk`*Ii  
  { .LVQx  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ng><n}  
} ; h2z_,`iS7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > dG QG!l+>  
  { 8 a!Rb-Q:  
typedef picker < T > result; \}6;Kf}\  
} ; 3<=,1 cU  
spU)]4P&  
下面总的结构就有了: 0tIS Xu-  
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。 d\MLOXnLq;  
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。 ` 8W*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 lPH%Do>K  
至此链式操作完美实现。 2Y}?P+:%>  
h'J|K^na  
H|ozDA  
七. 问题3 rrg96WD  
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。  $p!yhn7  
}7fZ[J3  
template < typename T1, typename T2 > ^ PI5L  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~vLW.:  
  { gM>t0)mGK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); L!/\8-&$P  
} 4${jr\q]  
~DO4,  
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: ')a(.f  
5vo.[^ty  
template < typename T1, typename T2 > j.a`N2]WE  
struct result_2 jA".r'D%  
  { kdz=ltw  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -?]W*f  
} ; #QCphhG  
&1%q"\VI  
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? zX5!vaEv  
这个差事就留给了holder自己。 [' z[  
    7\_o.(g#-  
a{!QOX%K  
template < int Order > 8u[-'pV!  
class holder; i'stw6*J  
template <> ,F&g5'  
class holder < 1 > VxP&j0M>  
  { %0#1t 5g  
public : gOgps:  
template < typename T > `[o)<<}  
  struct result_1 4'W'}o|{  
  { Z, BC*  
  typedef T & result; Ehz o05/!  
} ; &DqE{bBd!  
template < typename T1, typename T2 > dd2[yKC`  
  struct result_2 Y|8v O  
  { \xg]oKbn  
  typedef T1 & result; Y`+=p@2O2o  
} ; k6`6Mjbc  
template < typename T > L lqM c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (F7(^.MG  
  { j4=(H:c~E  
  return (T & )r; zf3v5Hk  
} yH][(o=2  
template < typename T1, typename T2 > AM=z`0so  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kq\)MQ"/X  
  { .CP& bJP%  
  return (T1 & )r1; A^Kbsc  
} nRd)++  
} ; 4|A>b})H  
-}K<ni6  
template <> 9&<x17'  
class holder < 2 > B|o2K}%f  
  { BL@:!t  
public : T843":  
template < typename T > F~ Lx|)0M  
  struct result_1 h|X^dQb]  
  { $d?.2Kg  
  typedef T & result; ;?C #IU  
} ; 9@Cv5L?p\  
template < typename T1, typename T2 > bINvqv0v  
  struct result_2 d1[ZHio2c?  
  { 8Sz})UZ  
  typedef T2 & result; Spt ? >sm  
} ; Y8flrM2CwG  
template < typename T > J>d.dq>r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O-)-YVU  
  { U]a*uF~h  
  return (T & )r; !3T&4t  
} mf'V)  
template < typename T1, typename T2 > P2 Vg4   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \h8 <cTQ  
  { zbJT&@z  
  return (T2 & )r2; ctcS:<r/3@  
} !!Z?[rj  
} ; dz Zb  
`~eUee3b.~  
QeF3qXI  
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> >。 vloF::1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ftH:r_"O#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: KZPEG!-5  
B=|cS;bM$3  
return l(i, j) = r(i, j); X$/2[o#g  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) dH( ('u[  
NHlk|Y#6b  
  return ( int & )i; uslQ*7S[^  
  return ( int & )j; +}jJ&Z9 )  
最后执行i = j; XrZ*1V  
可见,参数被正确的选择了。 V)}rEX   
v%Wx4v@%SE  
<$JaWL  
v+9 9 -.  
F2X0%te  
八. 中期总结 RejQ5'Neh  
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: I!^O)4QRx  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 fFQ|T:vm  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [` sL?&a  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #:SNHM^><  
4`,j = 3  
Dc)dE2  
s.8{5jVG  
:6%Z]tt  
B7imV@<  
九. 简化 &c1A*Pl/:G  
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。 dO%W+K  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7 [0L9\xm  
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: sJNFFOz  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $ MC)}l  
  +-*/&|^等 5atYOep  
2. 返回引用。 8_N]e'WUh  
  =,各种复合赋值等 ;| 1$Q!4  
3. 返回固定类型。 <tioJG{OT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  O#I1V K  
4. 原样返回。 Sfdu`MQR  
  operator, .ji_nZ4.+  
5. 返回解引用的类型。 Ha)ANAD  
  operator*(单目) :,)lm.}]t  
6. 返回地址。 <F04GO\  
  operator&(单目) "jw<V,,  
7. 下表访问返回类型。 T1H"\+  
  operator[] OrK&RC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 P9 Z}H(?C  
  operator<<和operator>> )2M>3C6>f  
~y7jCcd`  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 W 5R\Q,x6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: K<>sOWZ'S  
@e{^`\l=<  
template < typename Left > ^aW Z!gi  
struct value_return t45Z@hmcW  
  { 0bo/XUpi  
template < typename T > }}<z/zN&^  
  struct result_1 c/ uNM  
  { x#:| }pR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "^Ybs'-  
} ; G+F: 99A  
!^ _ "~  
template < typename T1, typename T2 > %.vVEy  
  struct result_2 `/_G$_  
  { 4ni3kmvX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; M+x,opl  
} ; "!EcbR  
} ; edPUG N  
H$6`{lx,  
r hfb ftw  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait M>/Zbnq  
fj&i63?e  
下面我们来剥离functor中的operator() >]c*'~G&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: SCTA=l.  
K^R,Iu/M  
return l(t) op r(t) @$z<i `4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) e>AE8T  
return op l(t) {` w;39$+  
return op l(t1, t2) t2"FXTAq  
return l(t) op y a_<^O 9  
return l(t1, t2) op 2;?I>~  
return l(t)[r(t)] S<J}[I7V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,#8e_3Z$  
n..g~ $k  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: e$pMsw'MJ  
单目: return f(l(t), r(t)); BXyo  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); y.q(vzg\_  
双目: return f(l(t)); x+]\1p  
return f(l(t1, t2)); s8h-,@p  
下面就是f的实现,以operator/为例 :GJ &_YHf  
F,'exuZ  
struct meta_divide b3VS\[p  
  { -! K-Htb-  
template < typename T1, typename T2 > /S lYm-uQ+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1PatH[T[  
  { {,L+1h  
  return t1 / t2; jkvgoxY  
} tzh1s i  
} ; nb>7UN.9  
ivz{L-  
这个工作可以让宏来做: -(bkr+N  
<Z/x,-^*<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ r4#o+qE  
template < typename T1, typename T2 > \ Ggb5K8D*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <=,6p>Eo[  
以后可以直接用 -uy`!A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) pf7it5  
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 [#sz WNfU  
(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。。。) *H|M;G  
`F>O;>i''  
fX|Y;S-@+  
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 >_LDMs[-p  
Tq4-wE+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W='> :H  
class unary_op : public Rettype U,.![TP  
  { ~b2wBs)r  
    Left l; \0gM o&  
public : #KiRfx4G  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }3L@J8:D"  
A\.GV1  
template < typename T > 'Un " rts  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )[|3ZP`  
      { s4uhsJL V$  
      return FuncType::execute(l(t)); f-7 1~  
    } AoI/n4T^  
xoR;=ph  
    template < typename T1, typename T2 > bv*,#Qm  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aVd,xl  
      { :]1 TGfS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2Roc|)-47  
    } "^]cQ"A  
} ; r#Oo nZ  
_Wa. JUbv  
(/j); oSK  
同样还可以申明一个binary_op W!&vul5  
qC?:*CXH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b 'pOJS  
class binary_op : public Rettype J>bJ 449B  
  { UCClWr  
    Left l; Z LD}a:s  
Right r; >:|q&|x-  
public : <|Pun8j  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ez6EjUk  
q+vx_4  
template < typename T > I=NZokfS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xcf%KXJf6  
      { oGRhnP'PF+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); M )2`+/4  
    } x HhN  
;{%\9nS  
    template < typename T1, typename T2 > {b   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~Wa6J4B{K  
      { _n` a`2C|m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); i|m3mcI%2  
    } 6Avw-}.7>  
} ; E!P yL>){  
y7i*s^ys{  
K]9"_UnN  
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 k4 [|'Dk?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 d $Pab*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) u9EgdpD  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 6 jn3`D  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! wD]/{ jw  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 s=QAO!aw  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 i0$kit  
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) ZXuv CI  
下面是修改过的unary_op %GS(:]{n  
#: [<iSk  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ch3jxgQY  
class unary_op OUNd@o  
  { ^cz(}N 6&  
Left l; t>$kWd{9e;  
  [a wjio  
public : wGP;Vbk  
6Z%U`,S  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} sU{NHC)5  
vsl]92xI  
template < typename T > c>)Yt^ q&K  
  struct result_1 d>t<_}  
  { I]EbodAyZ,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 07^iP>?  
} ; ptZ <ow&  
p$3sME$L  
template < typename T1, typename T2 >  _ "VkGG  
  struct result_2 e!=kWc  
  { 4Q6mo/=H  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d*%`!G  
} ; 9uA>N  
]h %Wiw  
template < typename T1, typename T2 > u2?|Ue@[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0p!>JQ]m  
  { n4#;k=mA  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); < RH UH)I  
} 57&b:0`p  
S-|)QGxV6  
template < typename T > ,^. 88<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k+ty>bP=  
  { D,k"PaLP  
  return OpClass::execute(lt(t)); Y/ .Z .FD`  
} Us0EG\Y  
Z Z:}AQ  
} ; j4uvS!  
-- c"0,7  
$NZ-{dY{  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug gh8F 2V;<  
好啦,现在才真正完美了。 c5D)   
现在在picker里面就可以这么添加了: 7OJ'){R$  
Gf<'WQ[  
template < typename Right > &RnTzqv  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ZWKg9%y7  
  { ]X ?7ZI^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); GfmI<{da  
} ei[j1F  
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。 /*X2c6<d  
a+Kj1ix  
N%*5T[.  
j+uLV{~g6  
P<a)25be/  
十. bind jT]0WS-b  
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。 :6 Lx@  
先来分析一下一段例子 Yd=>K HVD  
sEGO2xeI  
.@@?Pj?)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} K)DDk9*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 j;-1J_e5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?-dX`n  
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。 6&!PmKFO.  
我们来写个简单的。 Pu*6"}#~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: lY?QQ01D  
对于函数对象类的版本: Ne[7gxpu  
< v@9#c  
template < typename Func > q$B>|y U  
struct functor_trait EkjN{$*  
  { J:V6  
typedef typename Func::result_type result_type; 5',8 ziJQ  
} ; )W;o<:x3  
对于无参数函数的版本: 4;0lvDD  
5n9B?T8C  
template < typename Ret > P'Ux%Q+B>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > UJ CYs`y  
  { IpcNuZo9&  
typedef Ret result_type; lE&&_INHQ  
} ; AK*LyR?  
对于单参数函数的版本: t>`a sL  
R|(q  
template < typename Ret, typename V1 > ,0~n3G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }}\vV}s  
  { C8 xZ;V]  
typedef Ret result_type; pu 7{a  
} ; 0;AA/  
对于双参数函数的版本: ?&63#B,iZ  
/tf5Bv'<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > LXC9I/j/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7|$:=4  
  { ~,oMz<iMV  
typedef Ret result_type; 3c]b)n~Y  
} ; gT0BkwIV  
等等。。。 VFURAYS  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy r0+6evU2  
b`~p.c%(  
template < typename Func > :7!0OVQla\  
struct func_return Z7hgA-t  
  { 7b;I+q  
template < typename T > $m].8?  
  struct result_1 HUv/ ~^<  
  { C9n?@D;S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i]6`LqlO  
} ; ->g*</  
'%dfz K*Z  
template < typename T1, typename T2 > x,|hU@h  
  struct result_2 V C24sU  
  { 'E/^8md>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ifUGY[L  
} ; Z{ X|6.  
} ; jB$IyQ;@  
tG9BfGF  
<UV1!2nv*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 E[@ u 3i8  
$RIecv<e_  
template < typename Func, typename aPicker > t\{'F7  
class binder_1 &]v4@%<J  
  { vY${;#~|  
Func fn; R`DKu=  
aPicker pk; Nn~~!q  
public : jr /pj?  
x7:s]<kE  
template < typename T > C)@y5. G;  
  struct result_1 a!< 8\vzg  
  { si`A:14R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 52 fA/sx  
} ; %,6#2X nX%  
Sa?ksD2IaB  
template < typename T1, typename T2 > g*e   
  struct result_2 7hlO#PYZ  
  { Jq&uF*!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i|w81p^o  
} ; (e!0]Io@  
}Qip&IN  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} wsIW |@  
&,c``z  
template < typename T > ^;Y|3)vvB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2jg-  
  { {*0<T|<n  
  return fn(pk(t)); ![YX]+jqNp  
} @eD):Y  
template < typename T1, typename T2 > tD(7^GuR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +cgSC5nR  
  { RrX[|GLSJ  
  return fn(pk(t1, t2)); 2ORNi,_I  
} \ 3wfwu.q  
} ; 7\$qFF-y  
75"f2;  
-:2$ %  
一目了然不是么? dJ2Hr;Lc  
最后实现bind >/kc dWl  
FbaEB RM  
}=gx#  
template < typename Func, typename aPicker > \O*-#}~\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) TcjEcMw,  
  { Hfw q/Is  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .S(TxksCz  
} cZB7fmq%  
T>}5:,N~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 L+Xc-uv["p  
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。 *1p|5!4c  
@kpv{`Y  
十一. phoenix 2XFU1 AW  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <j*;.yyC  
y.#")IAF  
for_each(v.begin(), v.end(), dv8>[#  
( U3T#6Rptl  
do_ cC=[Saatsf  
[ 3 Nreqq  
  cout << _1 <<   " , " 42e|LUZg  
] S M0~fAtE  
.while_( -- _1), tZ=E')!\  
cout << var( " \n " ) C${Vg{g7a  
) @R/07&lBR  
); {sihus#Q  
?t/~lv  
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: r@v,T8  
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 K`iv c N"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 i]Fp..`v~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >XY`*J^  
5R'TcWf#W  
(qqOjz   
template < typename Cond, typename Actor > iF-6Y0~8  
class do_while u [m  
  { {["\.ZS|  
Cond cd; ?u/@PR\D  
Actor act; pP*zq"o  
public : C\/xl#e<@  
template < typename T > co~Pyj  
  struct result_1 :=/85\P0SU  
  { i@P)a'W_  
  typedef int result_type; < ,Ue 0  
} ; Ge-CY  
tk!t Y8j  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8P^I TL z%  
aGJC1x  
template < typename T > lG4H:[5V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tw^,G(  
  { :`-,Lbg  
  do WFO4gB*  
    { }4Tc  
  act(t); YVYu:}e3)  
  } $}J5xG,}$  
  while (cd(t)); }Mf!-g  
  return   0 ; BGOuDKz9C  
} v1BDP<qU2  
} ; jT8#C=a7  
wF <n=  
XWA:J^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). D2](da:]8)  
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。 N}pw74=1  
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。 [q/Abz'i  
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。 H<v'^*(  
下面就是产生这个functor的类: rqdE6y+^  
kSR\RuY*  
8Eakif0CO  
template < typename Actor > PJ]];MQ  
class do_while_actor rM .|1(u  
  { Fs{x(_LOr  
Actor act; q;<h[b?  
public : _CW(PsfY  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E=e*VEjy  
l^|UCgRn  
template < typename Cond > Sz^ veh?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @\|_  
} ; R_sr?V|"  
`8^TTQ  
CjlKMbnBH  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 h3bff#<K  
最后,是那个do_ cW i}V  
T(f/ ?_%  
Po ZuMF  
class do_while_invoker -u2P ?~  
  { SS$[VV  
public : &d"G/6  
template < typename Actor > .WPV dwV4U  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =R#Qx,  
  { M[6:p2u  
  return do_while_actor < Actor > (act); {$R' WXVs  
} IB[)TZ2m  
} do_; i'9vL:3  
~~v3p>zRr  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?Lyxw]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :?/cPg'D  
最后来说说怎么处理break和continue 8-BflejX  
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。 P"W2(d  
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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