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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Z(T{K\)uN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8s@N NjV  
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, <aJQV)]\  
DzQBWY] )  
/N"3kK,N  
UnF8#~  
  class filler "(^XZAU#W  
  { (Z SaAn),  
public : "|L" C+tE  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} DS<1"4 b|  
} ; K"H\gmV_ g  
Ki2!sADd  
3/@z4:p0R  
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: -f)fiQ-<  
FT@uZWgQ=  
M  9t7y  
15\m.Ix  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^AS \a4`/  
r8J7zTD&  
#Ub_m@@ 4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z[oEW>_A  
7{L4a\JzT  
T)rE#"_]{  
L^3&  
二. 战前分析 .$%p0Yx+  
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。 t'v t'[~,U  
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 0jf6 z-4  
\ ;npdFy  
:oP LluW*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :TH cI;PG8  
  /* --------------------------------------------- */ tcuwGs>_  
vector < int *> vp( 10 ); /x6p  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); l@4_D;b3o"  
/* --------------------------------------------- */ <+i(CGw  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $zM shLT  
/* --------------------------------------------- */ mll :rWC)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _h~ksNm5u  
  /* --------------------------------------------- */ 0 =j }`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); lW&(dn)}  
/* --------------------------------------------- */ ~2w&+@dV%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <W80AJ  
pk/#RUfT+  
H\67Pd(Z6  
Az`Aa0h]7  
看了之后,我们可以思考一些问题: c=oDzAzuV\  
1._1, _2是什么? fFjpQ~0  
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。 $;qi -K3j  
2._1 = 1是在做什么? G*fo9eu5$  
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。 Wwq:\C  
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。 z)qYW6o%  
tS'lJu  
mgq!)  
三. 动工 _FY&XL=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Fb5U@X/vE  
jT{T#_  
sgX!4wG&Z  
2bp@m;g$  
template < typename T > I0Pw~Jj{  
class assignment lkn|>U[  
  { 0bg"Q4  
T value; 94u{k1d x  
public : .+9hm|  
assignment( const T & v) : value(v) {} *@2Bh4  
template < typename T2 > H_DCdUgC'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K p3}A$uV  
} ; tIsWPt]Y  
Zd*$^P,|  
};/QK*  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  zUfq.   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /`*{57/3  
=q4}(  
rFRcK>X\L  
Kc MzY  
  class holder ^\\3bW9}H  
  { (#Y~z',I  
public : Xn6#q3;^|  
template < typename T > A6N6e\*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const xY^sC56Z  
  { 25Dl4<-Z  
  return assignment < T > (t); ~M C|  
} m&.LJ*uM\K  
} ; CRb8WD6.  
RLmOg{L  
WE<?y_0y&  
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: N9e'jM>Oos  
!#tVQ2O  
  static holder _1; &`"DG$N(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 IC`3%^  
diq}\'f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D'"  T'@  
而不用手动写一个函数对象。 51#*8u+L  
$ V^gFes  
p@m0 Oi,=  
n ~t{]if"  
四. 问题分析 qpjY &3SI  
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。 1Ms[$$b$  
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。 *LT~:Gs#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 g9_zkGc7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~wvt:E,f C  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d+9V% T  
.Ro/ioq  
五. 问题1:一致性 LD$5KaOW  
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*,e<zNQ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,T/Gv;wa2  
D -}>28  
struct holder ~f/|bcep  
  { `c`VIq?  
  // Ma YU%h0  
  template < typename T > Kl1v^3\{  
T &   operator ()( const T & r) const 7+O)AU{  
  { )`u17 {  
  return (T & )r; =~#mF<z5  
} j{@O %fv=  
} ; 4ot<Uw5  
$%<{zWQm  
这样的话assignment也必须相应改动: ?|nl93m  
7#V7D6j1  
template < typename Left, typename Right > MqyjTY::Xg  
class assignment %pC<T*f  
  { YW}$eW*  
Left l; {15j'Qwm  
Right r; zp:dArh0  
public : =Tj{)=^/#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &,X}M  
template < typename T2 > mG~_*8}e<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _jWs(OmJ  
} ; `MtzA^Xr  
8fC4j`!  
同时,holder的operator=也需要改动: OgQd yU  
]?9*Vr:P^  
template < typename T > nL@'??I1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =|t-0'RsN  
  { UhxM85M;x  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); MK&,2>m,A  
} u[>"_!T  
(jc@8@Wo.  
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。 <2$vo  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 y Zaf q"o  
&Mh.PzO=b  
return l(rhs) = r; SSK}'LQ  
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。 ?=u?u k<-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )M0YX?5A R  
inP2y?j  
template < typename Tp > c[dSO(=  
class constant_t gf|uZ9{  
  { S?J!.(  
  const Tp t; 0w?da~  
public : /6x&%G:m#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8 Rx@_   
template < typename T > l|CM/(99-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ["-rD y P  
  { z0"t]4s  
  return t; <Ap_#  
} X! d-"[  
} ; ^y+k6bE  
mdi!Q1pS  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {u'szO}k  
下面就可以修改holder的operator=了 _v!7 |&\  
$)lkiA&;  
template < typename T > KVi6vdgD  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const cslC+e/  
  { *?)MJ@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +! 1_Mt6  
} K'A+V  
lriezI  
同时也要修改assignment的operator() Cxf K(F  
~7m`p3W@  
template < typename T2 > ? <?Ogq"<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } XlppA3JON|  
现在代码看起来就很一致了。 _l d.Xmvd  
?]Yic]$n  
六. 问题2:链式操作 <Q[%:LD  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  3Y#Q'r?  
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。 `3TR`,=  
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。 7B?Y.B  
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。 7)?C+=,0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct H2X_W Swm  
@0+\:F  
template < typename T > kmQ:wf:  
struct result_1 LdUz;sb  
  { [2:d@=%.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ZO+RE7f*?c  
} ; SN6 QX!3  
g2OnLEF]s  
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: pPReo)  
~q>jXi  
template < typename T > vYgJu-Sl  
struct   ref /[R=-s ;  
  { Gp9 <LB\,  
typedef T & reference; }m:paB"3  
} ; pb!2G/,.[  
template < typename T > :~-:  
struct   ref < T &> ~OD6K`s3  
  { ]LE,4[VxRz  
typedef T & reference; 1k[_DQ=^l1  
} ; t]xz7VQ  
&3vm @  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: hY)zKX_r  
Q2CGC+   
template < typename T > d59rq<yI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const K1 f1 T  
  { kZ9Gl!g  
  return l(t) = r(t); x{H+fq,M  
} 5i br1zs  
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。 Yy~x`P'g!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e$L C  
9Po>laT 5  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 6 AO(A *  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 01(U)F\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,Yag! i>;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \VPw3  
最后的布局是: FB k7Cn!  
                Add [s}W47N1  
              /   \ !t%1G.  
            Divide   5 E:` _P+2p  
            /   \ ju2H 0AQ  
          _1     3 &r,vD,  
似乎一切都解决了?不。 {$S"S j  
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。 \Z.r Pq  
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。 7mtx^  
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: QPuc{NcB>  
/qdvzv%T  
template < typename Right > RHsVG &<j  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const FQek+[ox  
Right & rt) const A&}]:4@{  
  { 1 |z4]R,<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J;sQvPHV8  
} #( .G;e;w  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 + S+!:IB  
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。 G[}v?RLI  
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。 w,hm_aDq  
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。 UDHOcb  
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。 VjM/'V5  
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? >4g!ic~O  
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: NG3?OAQTw  
ll__A|JQ  
template < class Action > 6TRLHL~B  
class picker : public Action 7a[6@  
  { v:lkvMq|=  
public : I(UK9H{0$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} )]n>.ZmLCB  
  // all the operator overloaded IAA_Ft  
} ; Z71_D  
IFW(nB(  
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。 y/@Bhzc  
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: &q&z$Gc;m  
f (C:J[;Z  
template < typename Right > @l3&vt2=J  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :TVo2Zm[@  
  { FOD'&Yb&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e"1mdw"  
} ^/%o I;O{  
wsdZwik  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,3rsjoKhd  
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。 #@nPB.  
!"FEp  
template < typename T >   struct picker_maker H/t0#  
  { \[!{tbK`2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >07i"a  
} ; !UT!PX)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2V 8 "jc  
  { Y"ta`+ VJ  
typedef picker < T > result; `pv  
} ; `D3q!e  
M*'8$|Z  
下面总的结构就有了: gHgqElr(  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 C{U*{0}  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 '`tFZfT  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5xT, O  
至此链式操作完美实现。 Ud"_[JtGM  
<|'ETqP<+  
mR2"dq;U  
七. 问题3 #Br`;hL<T  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 yl*%P3m|  
;+DMv5A "  
template < typename T1, typename T2 > u;%~P 9O  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0rX%z$D+@  
  { ;7[DFlS\P  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .`*;AT  
} `C7pM  
wBlE!Pm  
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: t .&JPTK-H  
<=!t!_  
template < typename T1, typename T2 > {%6 '|<`[  
struct result_2 uih8ZmRt  
  { lhQMR(w^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Nnn~7  
} ; bs}SFTL  
f x:vhEX  
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? U4Zx1ieCKH  
这个差事就留给了holder自己。 HI1|~hOb'  
    MF$Dx| Tcj  
'oGMr=gp<&  
template < int Order > a^G>|+8  
class holder; ">B&dNrt  
template <> s o: o b}  
class holder < 1 > O*2{V]Y @  
  { +-x+c: IxA  
public : /_JR7BB^X,  
template < typename T >  w@mCQ$  
  struct result_1 }ub>4N[  
  { U e-AF#  
  typedef T & result; xn=mS!"1Zo  
} ; >;G7ty[RX7  
template < typename T1, typename T2 > z$Z%us>io  
  struct result_2 ("f~gz<<  
  { R {-M%n4w  
  typedef T1 & result; K7$Q .  
} ; =C#z Px,  
template < typename T > hey/#GC*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xhCNiYJ|  
  { /2r&ga&  
  return (T & )r; fyZtwl@6w#  
} 79Aa~+i'_  
template < typename T1, typename T2 > Oo!]{[}7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kQ[23  
  { 6."|m+D  
  return (T1 & )r1; R4D$)D  
} -R$Q`Xw  
} ; Us6~7L00  
F&k<P>k  
template <> e Z L!Z!  
class holder < 2 > Ug[0l)  
  { [ P*L`F  
public : ee<'j~{A  
template < typename T > ?<OE|nb&  
  struct result_1 ](+u'8  
  { @Rd`/S@  
  typedef T & result; E)'T;%  
} ; uw>y*OLU+  
template < typename T1, typename T2 > mmC MsBfL  
  struct result_2 _0&U'/cs  
  { #pD=TMefC  
  typedef T2 & result; uYE"O UNWL  
} ; ju.`c->k"  
template < typename T > x {R j2~KC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qP/McH?  
  { Kk% I N9  
  return (T & )r; Kk\,q?  
} *EU1`q*  
template < typename T1, typename T2 > `y"a>gHC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b^~4k; <  
  { p%Ns f[1>  
  return (T2 & )r2; wLq#,X>%B  
} >'3nsR  
} ; x` 4|^ u  
C]zG@O !  
h-03]M#8=  
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> >。 pfMmDl5|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: N]I::  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \O>;,(>i  
<UW-fI)X  
return l(i, j) = r(i, j); n2opy8J#!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) tB0f+ wC  
M\08 7k  
  return ( int & )i; SR4 mbQ:  
  return ( int & )j; j3o?B  
最后执行i = j; _bCIVf`  
可见,参数被正确的选择了。 )C#>@W  
UJ)( Sw  
OQ3IkE`G  
[xDn=)`{V  
C61E=$  
八. 中期总结 }F_=.w0  
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: )uCa]IR  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 / 7 R0w  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 J32"Ytdo<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor RHI?_gf&  
y<ZT~e  
4g+o/+6!4  
Z(ToemF)hi  
<@c9S,@t  
Jb!s#g  
九. 简化 @i>4k  
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。 KpKZiUQm  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 wA";N=i=  
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: x qj@T^y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 E**Hu9  
  +-*/&|^等 UotLJa  
2. 返回引用。 ib(4Y%U6~  
  =,各种复合赋值等 7] >z e  
3. 返回固定类型。 P.Qz>c^-C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )9 {!=k  
4. 原样返回。 D' h%.  
  operator, ](k}B*Ab h  
5. 返回解引用的类型。 kI~; 'M  
  operator*(单目) kznm$2 b  
6. 返回地址。 mN" g~o*  
  operator&(单目) 'Y5l3xQk  
7. 下表访问返回类型。 %PM8;]  
  operator[] WQNFHRfO*n  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {%v{iE>  
  operator<<和operator>> Mgux (5`;  
z| m-nIM  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 %hA0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Y-v6M3$  
RAoY`AWI  
template < typename Left > q:P44`Aq  
struct value_return rVb61$  
  { }ho6  
template < typename T > !h+VbZ  
  struct result_1 #PMi6q~Z  
  { Gr|102  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; K1*V\WRW5  
} ; _lZWy$rm%  
d?jzh 1  
template < typename T1, typename T2 > ^4 ~ V/  
  struct result_2 i=`@)E  
  { Nj}-"R\u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; TxmKmZ u  
} ; RxGZ#!j/  
} ; s,8g^aF4  
SuJ4)f;'0  
'dd[= vzK  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait gYa (-o  
n{z!L-x^b  
下面我们来剥离functor中的operator() 3Ebkq[/*%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: QjFE  
.10$n*  
return l(t) op r(t) &BRi& &f  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Ft 2u&Rtx  
return op l(t) C <q@C!A  
return op l(t1, t2) (x8D ]a  
return l(t) op $&FeR*$|g  
return l(t1, t2) op MMyJAGh ^G  
return l(t)[r(t)] e`t-:~'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] fTV3lyk  
T@on ue7  
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: DZU} p  
单目: return f(l(t), r(t)); @HP7$U"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); VuA)Ye  
双目: return f(l(t)); f>ilk Q`  
return f(l(t1, t2)); 9Z.W R-}  
下面就是f的实现,以operator/为例 {GQRJ8m  
+r 8/\'u-  
struct meta_divide ?&$BQK  
  { e/y\P&"eI  
template < typename T1, typename T2 > y (=$z/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) E3 aj  
  { fqD1Ej  
  return t1 / t2; JX2@i8[~  
} u|M_O5^  
} ; oGqbk x  
YjwC8#$  
这个工作可以让宏来做: (-hGb:  
5c6?$v /  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ yxL(mt8  
template < typename T1, typename T2 > \ 4 JDk ()  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =LojRY  
以后可以直接用 P~OD d(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) S2"H E`  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 vUgMfy&  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) J4q_}^/2w  
7eQc14  
y[I)hSD=  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 6%fF6  
tF~D!t@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o_on/{qz  
class unary_op : public Rettype {_>}K  
  { .WT ar9e#  
    Left l; iCh,7I,m  
public : 6@geakq  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K_ [B@( Xl  
5!iBKOl#D  
template < typename T > a X:,1^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^mCKRWOP'  
      { \LQ54^eB  
      return FuncType::execute(l(t)); Q*8=^[x  
    } NaYr$`  
MXGz_Db4'  
    template < typename T1, typename T2 > Gil mJ2<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kz2s{y~?  
      { s|o+ Im  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4~mmP.c  
    } ^Qa!{9o[  
} ; xHi.N*~D  
m}o4Vr;"  
;]sbz4?  
同样还可以申明一个binary_op hSF4-Vvb  
_!Ir|j.A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;A;FR3=)  
class binary_op : public Rettype "vN~7%  
  { h YEUiQ  
    Left l; .GOF0puiM  
Right r; &ub0t9R  
public : rJ)8KY>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OVa38Aucr3  
ZBl!7_[_  
template < typename T > pkT26)aW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \9T /%[r#  
      { ~Rk ~Zn  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); yZw5?{g@  
    } We?cRb  
g]E>e v{`  
    template < typename T1, typename T2 > CH+mzy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GLE"[!s]f  
      { %e%VHHO|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ue2%w/Yo  
    } n(?BZ'&!O  
} ; Gsa~zGN  
?5jq)xd2  
!pAb+6~T  
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 |.Vs(0O  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]c~W$h+F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,AEaW  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 k5/W'*P  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! UTR`jXCg  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 M sQ>eSk  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5VhJ*^R`y  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) c%vtg.A  
下面是修改过的unary_op o%sx(g=q6  
'jj|bN  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > II) K0<  
class unary_op %+0V0.  
  { nX|]JW  
Left l; 9A!B|s  
  }`^D O Ar  
public : "z9 p(|oZ  
#[ ?E,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} y';"tDFb  
K4K]oT  
template < typename T > W2T6JFv  
  struct result_1 =--oH'P=M  
  { x#c%+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; O#72h]  
} ; A8U\/GP  
s>c0K@ADO  
template < typename T1, typename T2 > /;clxtus  
  struct result_2 c 4Wl^E 8  
  { ?{rpzrc!*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q!4eVg*  
} ; "'v^X!"  
dBNx2T}_0  
template < typename T1, typename T2 > Q]hl+C$d"/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C q)Cwc[H  
  { y ]D[JX[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7-A/2/G<  
} Df5!z\dx  
B&>z&!}  
template < typename T > r<c&;*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q%!Dk0-)  
  { %_%Bb Qf  
  return OpClass::execute(lt(t)); E(g$f.9  
}  *"Uf|  
L6Io u  
} ; $(+#$F<eo+  
V[2}  
4=qZ Z>[t  
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 4~ i?xo=;v  
好啦,现在才真正完美了。 6<mlx'  
现在在picker里面就可以这么添加了: E4, J"T|@  
PWk\#dJN&  
template < typename Right > &M{;[O{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const L%;[tu(*  
  { ;LqpX!Pi f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); mnL+@mm  
} nZ % %{#T7  
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。 5jAS1XG  
%00cC~}4  
2;ju/9 x  
"/nbcQ*s*E  
%&j \:X~A  
十. bind sf"vii,1A  
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。 t-Uo  
先来分析一下一段例子 [,56oMd~  
TyY%<NCIb  
BlfadM;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |8?e4yVd  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 l 1vI  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 DR7JEE  
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。 ?azcWf z0  
我们来写个简单的。 3 #"!Hg  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4 (XV)QR  
对于函数对象类的版本: qL4s@<|~  
Z rv:uEl  
template < typename Func > o3JSh=  
struct functor_trait "h-ZwL  
  { _p^$.\k"  
typedef typename Func::result_type result_type; pp@O6   
} ; L%jIU<?Z7  
对于无参数函数的版本: yw1-4*$c  
a:Nf +t  
template < typename Ret > |]5`T9K@b#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > "x3x$JQZy  
  { D)tL}X$  
typedef Ret result_type; 0.)q5B`  
} ; )H(i)$I  
对于单参数函数的版本: iDWM-Ytx  
CaC \\5wl  
template < typename Ret, typename V1 > HD'adj_,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > V1haAP[#  
  { ow{J;vFy\  
typedef Ret result_type; c9x&:U  
} ; r @}N6U~*  
对于双参数函数的版本: !e:_$$j  
Qk >9o  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Vh?RlIUA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > vXm'ARj  
  { ne: 'aq  
typedef Ret result_type; vi28u xc  
} ; +)LCYDRV7  
等等。。。 }U'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy mLx=Zes:.  
bYO['ORr @  
template < typename Func > !jvl"+_FV  
struct func_return n?U^vK_  
  { U(Tl$#Bt  
template < typename T > n?;h-KKO:  
  struct result_1 SlG^ H  
  { j WSgO(y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }Ogb|8  
} ; JIIc4fyy8s  
hpgOsF9Lh  
template < typename T1, typename T2 > <4n"LJ9  
  struct result_2 @lWYc`>}  
  { D|*yeS4>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K|Eelhm  
} ; [(eX\kL  
} ; f `D( V-4  
70'gVCb  
_xmQGX!|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 aIDv~#l  
w{t]^w:  
template < typename Func, typename aPicker > W*%(J$E  
class binder_1 ]&N>F8.L+  
  { TB-dV'w  
Func fn; XhA tf @n  
aPicker pk; I{h KN V  
public : % m"Qg<  
,,!P-kK$  
template < typename T > |]9L#  
  struct result_1 zk"8mTg  
  {  i CLH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; TW|- 0  
} ; vZW[y5   
8+J>jZ  
template < typename T1, typename T2 > J.'%=q(Sb  
  struct result_2 ANNVE},  
  { fs?H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )ki Gk}2  
} ; ^`B;SSV  
=H3tkMoi2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Oi zj |'  
z1]nC]2  
template < typename T > k'k}/Hxub  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vK[%c A"  
  { Ctn 4q'Q  
  return fn(pk(t)); z:$ibk4#h  
} hO&_VCk  
template < typename T1, typename T2 > TEh.?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #4lIna%VX  
  { {z\K!=X/  
  return fn(pk(t1, t2)); lZuH:AH  
} -7]j[{?w  
} ; Y SB=n d_  
d^J)Mhju  
PZ`11#bbm  
一目了然不是么? zj(V\y&H  
最后实现bind s2<[@@@q  
hlDB'8  
ma+AFCi  
template < typename Func, typename aPicker > ~\AF\n%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) kiyc^s  
  { Ix}6%2\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /Q3\6DCl  
} e0h[(3bXs$  
+'-.c"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /s~S\dG  
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。 CGzu(@dd\  
9^ZtbmUf  
十一. phoenix jz! [#-G  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: WubV?NX;EF  
yW (|auq  
for_each(v.begin(), v.end(), !yxqOT-  
( ~bC A8  
do_ C l,vBjl h  
[ R"9w VM;*c  
  cout << _1 <<   " , " XL^05  
] vXRY/Zzj1  
.while_( -- _1), kaXq.  
cout << var( " \n " ) pmvd%X\f  
) ];4!0\M  
); U: Wet,  
YcX\t6VK  
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: gK9d `5  
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 !{ (Bc8 hT  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 CUYA:R<)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3V?x&qlP>  
aY#?QjL  
[5& nH@og  
template < typename Cond, typename Actor > #MlpOk*G  
class do_while @qan&?-Y  
  { ~^V&n`*7D  
Cond cd; DrkTM<  
Actor act;  L"%SU  
public : eu9*3'@A  
template < typename T > 4$[o;t>  
  struct result_1 CDRbYO  
  { {\(MMTQ  
  typedef int result_type; @$T$hMl  
} ; `vgaX,F*  
[GI~ &  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5N;'CAk  
Mh4MaLw  
template < typename T > D,ZLo~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |DJ8 "T]E  
  { #aU!f"SS  
  do ~cCMLK em  
    { y'`/^>.  
  act(t); 8zD>t~N2C  
  } !43 !JfD  
  while (cd(t)); l^9gFp~I  
  return   0 ; NBY|U{.g  
} qrYbc~jI7  
} ; uW(-?  
_E`+0;O  
<3x%-m+p4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 32<D9_  
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。 Qk:Lo*!  
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。 mGj)Zrx>  
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。 5M~{MdF|.  
下面就是产生这个functor的类: P,{Q k~iu  
PY.K_(D  
hOU H1m.  
template < typename Actor > 'UIFP#GtFO  
class do_while_actor *G> x07S)~  
  { #@$80eFq  
Actor act; *uhQP47B  
public : ,UMr_ e{|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} I[Lg0H8  
/;#kV]nF  
template < typename Cond > &,k!,<IF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; M`H#Qo5/  
} ; 78uImC*o  
#`*uX6C  
j#n ]q{s4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {,Q )D$i  
最后,是那个do_ phuiLW{&  
*9EwZwE_K  
Yt]`>C[|D  
class do_while_invoker 2!J#XzR0W  
  { II=`=H{  
public : I?3b}#&V9  
template < typename Actor > KFd +7C9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7Ed0BJTa  
  { 112 WryS  
  return do_while_actor < Actor > (act); qjP~F  
} n[iwi   
} do_; ^?`fN'!p  
Swhz\/u9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9j>2C  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vn^O m-\  
最后来说说怎么处理break和continue G<$:[ +w  
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。 @-!P1]V|  
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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