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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0mVuD\#=!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 g}YToOs  
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, o6|"J%9GX  
ng 9NE8F  
PqI![KxZW  
%z2oDAjX  
  class filler :l;,m}#@  
  { 6&mWIk^VC  
public : 8yvJ`eL-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0$l&i=L  
} ; &1~Re.* B  
H) cQO?B  
F^xaz^=`u  
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: R}hlDJ/m-  
Y&:/~&'  
l@#b;M/  
K#@K"N =  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); r_q~'r35_  
Zik m?(J  
]| z")gOE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 61kO1,Uz*  
w~]} acP  
F=: c5z  
$82zyq  
二. 战前分析 `BpCRKTG  
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。 RW)k_#%=  
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 1 0V+OIC  
FbuKZp+  
q 7`   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B6uf;Yc  
  /* --------------------------------------------- */ 9!cW  
vector < int *> vp( 10 ); oW8;^u  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); f@L \E>t  
/* --------------------------------------------- */ =@%MV(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); TD%WJ9K\  
/* --------------------------------------------- */ Fos1WH?\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); eiOi3q  
  /* --------------------------------------------- */ v >NTh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); pRmEryR(U  
/* --------------------------------------------- */ sY_fq.Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); aC4m{F[  
${e -ffyy  
ijg,'a~3E  
kr6:{\DU:B  
看了之后,我们可以思考一些问题: |NXFla  
1._1, _2是什么? L^&do98  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 4">84,-N  
2._1 = 1是在做什么? eZ[#+0J  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 iKY-;YK  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 jD<9=B(g  
:ECw \_"0$  
7;~ 2e  
三. 动工 oUCVd}wH  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :%pw`b, =V  
wH#Lb@cfZ0  
|O2|`"7  
L-SdQTx_  
template < typename T > ]2g5Ka[>w  
class assignment 3EO#EYAHiM  
  { Q:rT 9&G  
T value; :K?iNZqWN6  
public : S`fu+^c v  
assignment( const T & v) : value(v) {} []!tT-Gzy  
template < typename T2 > cz$c)It  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } WtMcI>4w  
} ; cS+?s=d  
p {w}  
N{|[R   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &MBOAHhze  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment I)qKS@  
(Jm(}X]sh[  
A-}PpH~.Z  
+ESX.Vel  
  class holder ">03~:oA  
  { Z5 w`-#  
public : Tm0?[[3hC  
template < typename T > [sjrb?Xd  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const l[:^TfB  
  { jD$;q7fB  
  return assignment < T > (t); |P^ikx6f5  
}  j@s=ER  
} ; N.kuE=X  
"bL P3  
uHTKo(NG  
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: `Nc`xO?  
@?(nwj~ s`  
  static holder _1; 6f<*1YR F  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 AN50P!FZW  
\nn56o@eN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8s\8`2=  
而不用手动写一个函数对象。 K#%O3RRs  
EG8%~k+R  
Fa Qu$q  
ytuWT,u  
四. 问题分析 i G?w;  
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。 q_OY sg  
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。 2X qPZ]2g  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |E>v~qD8I  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 e-YGuWGN7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |s)VjS4@  
e<&_tx   
五. 问题1:一致性 ? Yynd  
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?| /r #b  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7R% PVgS4x  
$sB48LJuU'  
struct holder eA;j/&qH  
  { iPR!JX _  
  // zzDNWPzsA  
  template < typename T > e)fJd*P  
T &   operator ()( const T & r) const A?%XO %  
  { %`t]FV^#  
  return (T & )r; lyMJW }T+>  
} .2 N_?  
} ; 7=9A_4G!  
QH~8 aE_i  
这样的话assignment也必须相应改动: ~)oWSo5ll  
RBMMXJj  
template < typename Left, typename Right > 3}.mp}K 5  
class assignment U~JG1#z6  
  { >n@>h$]  
Left l; 2 `q^Q  
Right r; 7N-CtQnv  
public : Lrm tPnL  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dT*f-W  
template < typename T2 > 8 RzF].)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } v ](G?L9b  
} ; |TNiKy  
`"^@[1  
同时,holder的operator=也需要改动: =PeW$q+  
x0TnS #  
template < typename T > *IjdN,wox  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^Y*`D_-G  
  { Cz$H k;3\6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); jSOa   
} ]e#,\})Br  
\6nQ-S_  
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。 wnZ*k(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Z]1z*dv  
A1=$kzw{UH  
return l(rhs) = r; N'Z_6A*-  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 4`EvEv$i  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: iPtm@f,bI  
 CU7iva  
template < typename Tp > PEwW*4Xo  
class constant_t }(vOaD|k=  
  { ^| a&%wxA  
  const Tp t; _z_3%N  
public : lhW#IiX  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} R+@sHsZ@  
template < typename T > qAuUe=w%p  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const s\3Z?zm8  
  { ux/[d6To  
  return t; A+bu bH,  
} ;{F;e)${M  
} ; o#KPrW`XJ/  
4,R\3`b  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?L ~=Z\H  
下面就可以修改holder的operator=了 D; 35@gtj  
\e5,`  
template < typename T > JVIcNK)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const TnZc.  
  { l,FG:"`Z@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2kmna/Qa6  
} '8kL1  
aS1P]&  
同时也要修改assignment的operator() >x_:=%Wr+  
 +lf@O&w  
template < typename T2 > wTgx(LtH  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Vms7 Jay  
现在代码看起来就很一致了。 a\HtxR8L  
H?zCIue3  
六. 问题2:链式操作 V=8{CmqT  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 KH6n3\=  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 )eedfb1  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 %]= 'Uv^x  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 2Yg[8Tm#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bQ:3G;  
OB? 79l  
template < typename T > q5K/+N^2?  
struct result_1 )u v$tnP*  
  { lG^mW \ O  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; L-X _b3E\  
} ; #D*J5k>2  
f^yLwRUD  
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: kosJ]q'U  
O.40^u~  
template < typename T > IB]VPj5  
struct   ref &V,-W0T_  
  { %;\2QI`R  
typedef T & reference; `X]2iz  
} ; 1wH/#K  
template < typename T > HU.6L 'H*  
struct   ref < T &> gCBZA;/  
  { Uc%`? +Q  
typedef T & reference; iRr& 'k  
} ; M6>\R$  
/-<m(72wF  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9[]"%6  
gQzJ2LU(  
template < typename T > 0_xcrM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :92a34  
  { ~4 xBa:*z  
  return l(t) = r(t); `5 v51TpH  
} 9QM"JEu@  
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。 :Tl6:=B  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 C?<XtIoB  
}JTgj  
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 .^+$w $  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2W-NCE%K)T  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^}pREe c=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 EpS8,[w  
最后的布局是: >~bj7M6t  
                Add gZ%O<XO  
              /   \ z(#hL-{c  
            Divide   5 9,a,A6xry  
            /   \ 7J_f/st  
          _1     3 YNQ6(HA  
似乎一切都解决了?不。 vYm& AD  
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。 {,mRMDEy  
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。 L" ^366M!  
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: l$~bkVNL  
7 |eSvC  
template < typename Right > +Q#Qu0_   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _w,0wn9N$  
Right & rt) const 5$G??="K  
  { Xq)%w#l5?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '!L1z45  
} />I8nS}T  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0*M}QXt  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 xr-`i  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 _CwQ}n*  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 %+W >+xRb  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 /F9lW}pd  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? %IXW|mi  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: %L|bF"K5;  
WMl^XZO  
template < class Action > *t*&Q /W  
class picker : public Action zMqEMx9  
  { \B ^sJ[n  
public : tNf" X !  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |Ie`L("  
  // all the operator overloaded hBSJEP  
} ; e ;u8G/  
4W-+k  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ->9xw  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: "@? kxRn!  
cQ ;Ry!$  
template < typename Right > 8t \>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const A|OC?NZY  
  { [jn;| 3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f0bV]<_9  
} ]@}BdMlHp  
O!+5As  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > * CGdfdxW  
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。 &_hCs![  
:%oj'm44!  
template < typename T >   struct picker_maker VIdoT2  
  { &bgi0)>  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 'n#S6.Y:  
} ; 5VoiDM=\c  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > % x;!s=U  
  { Ui;s.f  
typedef picker < T > result; 5&Kn #  
} ; ho$%7mc  
trt\PP:H%  
下面总的结构就有了: V/%;:u l.  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Y rnqi-P  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 |^{" 2l"j  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 u(`A?H:  
至此链式操作完美实现。 O!Cu.9}  
RteTz_ z{  
|Cq J2  
七. 问题3  M.^A`   
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 `bF;Ew;  
=_6h{f&Q  
template < typename T1, typename T2 > &bK$!8Z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rM.<Gi05Qe  
  { cHct|Z u  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *lF%8k"Al  
} !_!b \  
C>VZf,JE1  
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: x}j41E}  
^i1:PlW]  
template < typename T1, typename T2 > Y &+/[ [  
struct result_2 ,lM2BXz%  
  { cBf{R^>Fd  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^C| 9K>M  
} ; _oVA0@#n  
6^u(PzlA|~  
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? 5)<jPyC  
这个差事就留给了holder自己。 (.+n1)L?  
    B`EgL/Wg[  
0lN8#k>H  
template < int Order > :[0 3upyS  
class holder; .LHe*JC  
template <> 7E)7sd  
class holder < 1 > >vy+U  
  { 1e} 3L2rC  
public :  gOAluP  
template < typename T > =(\!,S'  
  struct result_1 TvwIro  
  { :!h H`l}p  
  typedef T & result; 1=.kH[R  
} ; 0E1)&f  
template < typename T1, typename T2 > ZfikNQU9r  
  struct result_2 C;>Ll~f_  
  { RtL'fd  
  typedef T1 & result; _3[BS9  
} ; 9%6`ZS~3  
template < typename T > Xy&#}S}9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $c47cJO)W  
  { ir#^5e @  
  return (T & )r; vn0*KIrX  
} z(eAwmuli  
template < typename T1, typename T2 > e84TL U?~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const DL_\luh  
  { Ts6X:D4,  
  return (T1 & )r1; V1;-5L75  
} 2jC\yY |PN  
} ; &N;6G`3  
k0?6.[ku  
template <> 4iW 2hV@m  
class holder < 2 > [_@OCiV5)  
  { *[n^6)  
public : a-y5\x  
template < typename T > `_i-BdW  
  struct result_1 JY16|ia  
  { TKX#/  
  typedef T & result; ^+<uHd>  
} ; .`].\Zykf  
template < typename T1, typename T2 > mNKa~E  
  struct result_2 N\$wpDI~  
  { ~]W8NaQB(  
  typedef T2 & result; _jz=BRO$  
} ; < .!3yy  
template < typename T > iN*@f8gf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A?zW!'  
  { a06DeRCej  
  return (T & )r; oMbCljUC  
} rg~CF<  
template < typename T1, typename T2 > Xv:IbM> Qc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wBET.l'd  
  { i|mA/ e3b  
  return (T2 & )r2; nj$K4_  
} d]]qy  
} ; H"l'E9k.&p  
a{W-+t   
qT4s* kqr  
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> >。 4{KsCd)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: p%-9T>og  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?da3Azp  
IpxjP\  
return l(i, j) = r(i, j); kZNZ?A<D  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) b&1@rE-  
S)%x22sqf  
  return ( int & )i; t/g}cR^Q  
  return ( int & )j; (1^(V)@  
最后执行i = j; X'm2uOEj  
可见,参数被正确的选择了。 x?IT#ty  
*&D=]fG  
-E7\ .K3  
T2{+fR v N  
KX`,7-  
八. 中期总结 e j9G[  
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: |.A>0-']M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 jo~Pr  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #,56vVY  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $BY{:#a]  
O}Jb,?p  
&bRH(yF  
KJiwM(o  
p* @L1  
i`~y %y  
九. 简化 J"y@n ~*0  
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。 bBX~ZWw  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 jVz1`\Nje  
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: '<Gqu_-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @j6D#./7j  
  +-*/&|^等 Ar==@777j  
2. 返回引用。 xph60T  
  =,各种复合赋值等 )zN )7  
3. 返回固定类型。 $gNCS:VG*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) J*k4&l  
4. 原样返回。 sAN#j {  
  operator, 8~i@7~ J  
5. 返回解引用的类型。 VA0TY/{ ]  
  operator*(单目) !Xm:$KH  
6. 返回地址。 7}Sw(g)o7  
  operator&(单目) Q$%@.@  
7. 下表访问返回类型。 =%L^!//c  
  operator[] d,77L  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 IjNm/${$  
  operator<<和operator>> W5p}oN  
=EKJ!{  
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。 DQ)SMqOotw  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: MD7[}cB  
1 .M?Hp9i  
template < typename Left > j*5VJ:  
struct value_return e([&Nr8h  
  { \ *2IU"R  
template < typename T > fHigLL0B  
  struct result_1 \&H%k   
  { 0`W~2ai  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; OjN]mp-q  
} ; !4E:IM63  
xn"g_2Hi  
template < typename T1, typename T2 > ^tv*I~>J!  
  struct result_2 {x8`gP\H  
  { XP7A.I#q0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2B4c :jJ  
} ; ? _W*7<  
} ; z+b~#f3  
181P;R=}<  
t`AD9 H"\!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N]duv~JS  
1jL?z6S  
下面我们来剥离functor中的operator() J.<m@\U  
首先operator里面的代码全是下面的形式: j- A|\:   
f_7p.H6\  
return l(t) op r(t) `&_qK~&/X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 073(xAkL{  
return op l(t) % Y @3)  
return op l(t1, t2) 8^{BuUA  
return l(t) op 7v-C-u[E`  
return l(t1, t2) op *M"wH_cd  
return l(t)[r(t)] =vFI4)$-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?sO_c3^7z  
,'!&Z *  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: c_iF S  
单目: return f(l(t), r(t)); /$n${M5!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;[xDc>&("Q  
双目: return f(l(t)); )"1D-Bc\Q  
return f(l(t1, t2)); nXN0~,+  
下面就是f的实现,以operator/为例 eYagI  
;cO0Y.V9l  
struct meta_divide +|.#<]GA  
  { {b?)|@)is  
template < typename T1, typename T2 > /EC m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _ReQQti[  
  { zm e:U![  
  return t1 / t2; 0h7\zoZ5  
} 1)r1/0  
} ; ,y0kzwPR1  
Cxh9rUe.  
这个工作可以让宏来做: V><P`  
y?rsfIth`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ s#Le`pGoW  
template < typename T1, typename T2 > \ Ev()2 80  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0`x<sjG\q  
以后可以直接用 ecHy. 7H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?eu=0|d  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 3]!(^N>V  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) r[gV`khka  
+q4T];<  
'.iUv#j4Sh  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 rdK.*oT  
PQfx0n,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v uJ~Lg{  
class unary_op : public Rettype :70oO}0m.  
  { u4S3NLG)  
    Left l; dlW w=^  
public : p?}Rolk7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :>,d$f^tqE  
M6e"4Gh  
template < typename T > H1l' \  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const os2yiF",   
      { u%|VmM>  
      return FuncType::execute(l(t)); w qsPGkJJ7  
    } S&VN</p  
]\jhtC=2  
    template < typename T1, typename T2 > J@Li*Ypo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vH?/YhH|  
      {  E5o0^^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); P`"dj@1'  
    } 9@h>_1RJz  
} ; qYpHH!!C=  
x[vX|oE!A  
mU3UQ j  
同样还可以申明一个binary_op )QX9T  
'C[gcp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rGN-jb)T+  
class binary_op : public Rettype nBNZ@nD  
  { ^=tyf&"  
    Left l; 6sPd")%G  
Right r; @<};Bo'  
public : [iDa6mcth  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} iBZ+gsSP  
)N}xKw|  
template < typename T > PKwx)! Rz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kkd7D_bZ*  
      { ]-R8W/fDn  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); J)R2O4OEd  
    } I($u L@$  
lFB Ka ,6  
    template < typename T1, typename T2 > Qc3 !FW<26  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0 xPML}|V  
      { Db2G)63  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); d>(dSKx  
    } eo@:@O+bm  
} ; IlaH,J7n  
xUG|@xIwc  
=U^B,q  
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 A$-{WN.W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  Pg`^EJ+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) EqOB 0\  
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。 [*1c.&%(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! i1/FNem  
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。。。 K46mE   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 QJv,@@mu  
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) B aXzz  
下面是修改过的unary_op HVC\(h,)i  
\TKv3N  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ncWASw`  
class unary_op nrZv>r  
  { r*WdD/r|  
Left l; B[k"xs  
  #|'8O  
public : 2[W Qq)\  
K[ylyQ1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} p,xM7V"O)  
Sm-nb*ZyC  
template < typename T > s_RYYaM  
  struct result_1 $+?6U  
  { 0|HhA,u  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; D]4?UL  
} ; 9gWQGkql  
a5&wS@) ;  
template < typename T1, typename T2 > {B[i|(xQx  
  struct result_2 Vv zd>yII  
  { %';n9M  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g :O.$  
} ; P{);$e+b~  
yLI=&7/e@  
template < typename T1, typename T2 > d{YhKf#~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eNXpRvY  
  { 5xRh'Jkyb  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); wl! 'Bck=  
} EK#w: "  
~kYF/B2*  
template < typename T > RRV&!<l@$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;E*ozKpm  
  { J,E&Uz95%  
  return OpClass::execute(lt(t)); 2!jbaSH(+  
} U:`rNHl  
>;HXH^q  
} ; (/uL6W d0  
%,>,J`  
|FKo}>4  
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 v}iJ :'  
好啦,现在才真正完美了。 /Fk0j_b  
现在在picker里面就可以这么添加了: 'W$qi@f_s  
YXBS!89m  
template < typename Right > |px4a"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const I2zSoQ1P  
  { Jq.26I=  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #{N#yReh  
} \Z)'':},C  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 u |#ruFR  
vnIxI a  
J :,  
DrW]`%Ql  
lMP|$C  
十. bind \f._I+gJ  
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。 Wmp\J3  
先来分析一下一段例子 1AhL-Lj  
J@1(2%)|Z  
4,)=r3;&!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Z5NuLB'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 W[YcYa_tQ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 gzw[^d  
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。 !WDdq_n*v  
我们来写个简单的。 %d*}:295  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: x %$Z/  
对于函数对象类的版本: +K+ == mO&  
B{zIW'Ld  
template < typename Func > G-rN?R.  
struct functor_trait ]Q^oc  
  { GTLlQy)'=  
typedef typename Func::result_type result_type; )TXn7{M:  
} ; ^GL0|G=(1  
对于无参数函数的版本: X2o5Hc)l<  
rvOR[T>  
template < typename Ret > m.lNKIknQ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1tg   
  { wu s]  
typedef Ret result_type; 3fBq~Q  
} ; sYXVSNonm  
对于单参数函数的版本: J| 3CG;+  
bEPXNN  
template < typename Ret, typename V1 > VeCpz[r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > heRQ|n.Dz)  
  { &(wik#S  
typedef Ret result_type; d'DS7F(c{  
} ; I |BLAm6j  
对于双参数函数的版本: Ph-3,cC  
r}XD{F}"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > E4 JS   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > f *)t<1f  
  { Ndx='j0  
typedef Ret result_type; t-/%|@?D  
} ; g%^Zq"  
等等。。。 h~<#1'/<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .llAiv  
l1YyZ^Z  
template < typename Func > BhNwC[G?m  
struct func_return LG51e7_gFi  
  { oq;}q  
template < typename T > t XfB.[U  
  struct result_1 {K:/(\  
  { |"l g4S%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hX YVi6(k  
} ; <;W4Th<4  
(A"oMnjWd  
template < typename T1, typename T2 > en#W<"_"  
  struct result_2 & yw-y4 =  
  { =axi0q?}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S0kH/A  
} ; [_b10Z'{  
} ; SkN^ytKE  
E6BW&Xp  
vUj7rDT|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !$Mv)c/_u  
yUBic~S  
template < typename Func, typename aPicker > <sd Qvlx$-  
class binder_1 XMuZ 'I  
  { im*XS@Uj  
Func fn; s2&UeYbIs  
aPicker pk; arDY@o~  
public : P]INYH  
E-n!3RQ(w  
template < typename T > l1!i3m'x  
  struct result_1 7dxY07 yu  
  { Z;lE-`Z*(F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {"s9A&  
} ; Y$Fbi2A4  
jj.)$|&#`  
template < typename T1, typename T2 > d0 |Q1R+3  
  struct result_2 4}96|2L5  
  { /l@7MxE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Jg: Uv6eN+  
} ; >uxak2nM-  
Rm6<"SLV  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "PnYa)?1  
ZH/|L?Q1U  
template < typename T > XBi@\i=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +X.iJ$)  
  { ZH.l^'(W  
  return fn(pk(t)); Z=n& fsE  
} /V:%}Z  
template < typename T1, typename T2 > KvC:(Vqj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %!LrC!6P4  
  { \:^$ZBQr<n  
  return fn(pk(t1, t2)); #O=^%C 7p  
} 0p&:9|'z  
} ; ])0&el3-  
L"#Tas\5  
*$uKg zv3  
一目了然不是么? ^8E/I]-  
最后实现bind P0UMMn\-#  
awo=%vJ&  
b(K.p?bt  
template < typename Func, typename aPicker > mrk Q20D  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (r:WG!I,  
  { [Fj h  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); SlsMMD  
} k&@JF@_TI  
l&5| =  
2个以上参数的bind可以同理实现。 vk.Y2 :  
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。 #P18vK5  
=yfr{5}R  
十一. phoenix >0B [  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5v!Uec'+  
Km pX^Se[  
for_each(v.begin(), v.end(), R3%T}^;f  
( ,O $F`0>9A  
do_ 4jO~kcad  
[ 5+giT5K*h  
  cout << _1 <<   " , " A#LK2II^  
] $Pl>T09d  
.while_( -- _1), 2>?GD@GE  
cout << var( " \n " ) c[J#Hc8;  
) B8;_h#^q  
); 1rTA0+h  
<)y'Ot0 y  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: z{;W$SO 2  
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 O:pQf/Xn  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 nvgo6*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: aD 24)?db-  
H~@aT7  
H;Z{R@kf  
template < typename Cond, typename Actor > ]Cbht\Ag"  
class do_while ';zLh  
  { ?Q:se  
Cond cd; /vSFQ}W  
Actor act; ]qhVxeUm  
public : >PL/>   
template < typename T > `hI1  
  struct result_1 st'Y j  
  { ZVgR7+`]#  
  typedef int result_type; p;X[_h  
} ; <N+l"Re#]  
~"+[VE5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} RSzp-sKB  
@DY0Lz;  
template < typename T > v>7tJ[s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Pr@ EpO  
  { e7pN9tXGf  
  do B_c(3n-"  
    { g 9>p?XY  
  act(t); x8tRa0-q  
  } )<IbQH|_  
  while (cd(t)); =:o)+NE  
  return   0 ; uh`~K6&*\w  
} #d(6q$IE  
} ; XlDVJx<&J  
V>4 !fD=  
]wdudvS@6r  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). H*;J9{  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 *!'00fv  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 SS(jjpe&,  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 75I* &Wl  
下面就是产生这个functor的类: {%b>/r  
umI#P,%[  
QO%>RG  
template < typename Actor > y#YCc{K [  
class do_while_actor vTU"c>]  
  { kd!f/'E!  
Actor act; i|.!*/qF  
public : ^ chlAQz(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} e>sr)M  
9tk}_+  
template < typename Cond > Ho\K %#u  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; e[>(L%QV+  
} ; 3)__b:7J  
QBai;p{  
.:l78>f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 d=N5cCqq  
最后,是那个do_ u&2uQ-T0  
[C P V5\2  
=xai 7iM  
class do_while_invoker ?8YHz  
  { zSDiJ$Xk  
public : >d#B149  
template < typename Actor > 9FH=Jp  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 93[`1_q7\  
  { LOR$d^l  
  return do_while_actor < Actor > (act); /DZKz"N  
} kf&id/|  
} do_; ;)c SdA9  
~A>3k2 N/e  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {lx^57v  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4'G<qJoc  
最后来说说怎么处理break和continue Lr40rLx;u  
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。 |Z#) 1K  
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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