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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~%2pp~1 K  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Q(o!iI:Gts  
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, L-9~uM3@\  
A%2:E^k(s  
+GAf O0  
RO3oP1@B  
  class filler Ve/xnn]'  
  { ${8?N:>t  
public : 0=="^t_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} w\19[U3  
} ; n\ Hs@.  
2+Wzf)tB  
dHk{.n^p  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: )=DGdI Et  
W#Qmv^StZ  
@K:N,@yq  
A4QcQ"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "p3_y`h6+  
_e7-zg$/  
c )7j QA  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 DE IB!n   
?J,AB #+  
d HJhFw  
cc44R|Kr$$  
二. 战前分析 9RwawTM  
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。 Ap$y%6  
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 {>bW>RO)  
-!({B H-M_  
j:bgR8 %e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &Z^ l=YH,  
  /* --------------------------------------------- */ dC1V-x10ju  
vector < int *> vp( 10 ); n& $^04+i  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); c '\SfW<  
/* --------------------------------------------- */ |([R'Orm  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :3$}^uzIq  
/* --------------------------------------------- */ %5\3Aw  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *XWq?hi  
  /* --------------------------------------------- */ -]:G L>b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); tM j1~ R  
/* --------------------------------------------- */ Q# ?wXX47  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); q:8_]Qt  
u? fTL2~  
#?B%Ja% ;W  
N:"C+ a(  
看了之后,我们可以思考一些问题: u z\0cX_  
1._1, _2是什么? q/1Or;iK  
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。 z}Jr^>  
2._1 = 1是在做什么? NcM>{{8  
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。 j 6ut}Uq  
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。 B%\gkl  
5HS~op2n/  
&2I*0  
三. 动工 _KD5T4FZR  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4l8BQz}sb  
GYB+RU}],  
9F;S+)H4  
q|)Q9+6$+  
template < typename T > ]+H ?@*b`  
class assignment 9tg)Mo%  
  { /( 6|{B  
T value; W >(vYU  
public : +'oX  
assignment( const T & v) : value(v) {} IK^~X{I?  
template < typename T2 > !8tS|C#2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } insY(.N  
} ; +[ .Yy  
x6'^4y])  
q1k{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _w ]4~V9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment YH:8<O,{-  
FnHi(S|A  
8X?>=tl  
%G3sjnI;l  
  class holder )fU(AXSP  
  { kD.pzx EM  
public : v$w++3H  
template < typename T > eUO9 a~<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Z%gx%$  
  { >P. 'CU  
  return assignment < T > (t); f0Hq8qAF;^  
} y:}sD_m0W  
} ; 99 wc  
sNU}n<J-  
mE#nU(+Ta  
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: s* j fMY  
]qw0V   
  static holder _1; gd^Js 1Z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {b!7 .Cd=  
qS8B##x+=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >[a<pm !  
而不用手动写一个函数对象。 'i>xf ^  
CL7Nr@  
~0-g%C?R  
%3Bpn=k>  
四. 问题分析 vi {uy  
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。 CV.+P-  
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。 _`a&9i &  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .gYt0raSY  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 '5H4z7)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 K3p@$3hQ  
+3^NaY`Y  
五. 问题1:一致性 gX} g  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| "<l<& qp  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 s\0Ko1  
fUcLfnr  
struct holder Ttv9" z  
  { qSiWnN8D t  
  //  ,-rB=|w  
  template < typename T > (a{ZJI8_  
T &   operator ()( const T & r) const r[HT9  
  { Rf[V)x  
  return (T & )r; M$&>5n7  
} {K7YTLWY  
} ; Rrqg[F+  
$3\yf?m}q  
这样的话assignment也必须相应改动: .2X2b<%)  
QB 77:E  
template < typename Left, typename Right > [BXyi  
class assignment d bO#  
  { yr4ou  
Left l; e.X@] PQJQ  
Right r; zLek& s&-  
public : FDLd&4Ex  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V-vlTgemwc  
template < typename T2 > <TjBd1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zk>h u<_  
} ; |< N frz  
NfF~dK|  
同时,holder的operator=也需要改动: koH4~m{  
%D^bah f  
template < typename T > .C5@QKU  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const T"W9YpZ  
  { %ejeyc  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3Xdn62[&  
} #AncOo  
zrx JN  
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。 *]{=8zc2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 EUwQIA2c8N  
r'd/qnd  
return l(rhs) = r; }[,3yfiX  
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。 ~n]NyVFP  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: sx-F8:Qa  
c)3O/`  
template < typename Tp > ahp1!=Z-=  
class constant_t u33zceE8  
  { F aWl,}]  
  const Tp t; 37K U~9-A  
public : T}2:.Hk:N  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ; J2-rh  
template < typename T > $- w5o`e  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const eU~?p|Np  
  { ve%l({  
  return t; X>/K/M  
} 46dc.Yi  
} ; CZfE |T~  
%O/d4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0UD"^zgY  
下面就可以修改holder的operator=了 S.]MOB dt  
LR\zy8y]  
template < typename T > <_f`$z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const xOM_R2Md  
  { jZ/+~{<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )>-77\  
} m(8jSGV  
cxAViWsf  
同时也要修改assignment的operator() [q|?f?Zl  
-q'xC:m  
template < typename T2 > pESB Il  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ERUs0na]  
现在代码看起来就很一致了。 muL>g_H  
ox!|)^`$_  
六. 问题2:链式操作 MZ;"J82p  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3'?h;`v\Lo  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 gJ<@;O8zu0  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 "Czz,;0  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 >2]Eaw&W  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3*CzXK>`M&  
~AEqfIx*^&  
template < typename T > &&]"Y!r -  
struct result_1 l9M#]*{  
  { f}L>&^I)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2neF<H?^o  
} ; `E./p  
X{0ax.  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 4]Un=?)I  
J0IdFFZ|w  
template < typename T > ]&3s6{R  
struct   ref n/KI"qa]9  
  { s|{^ }4{  
typedef T & reference; ,Hik(22  
} ; yRgDhA  
template < typename T > hN>('S-cq  
struct   ref < T &> o{ ,ba~$.w  
  { 1Qp1Es<)  
typedef T & reference; o1fyNzq<  
} ; ^yn[QWFO  
"-0pz\a  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?#VP)A  
r6O7&Me<  
template < typename T > oyKt({  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "sX [p  
  { (5f5P84x  
  return l(t) = r(t); USnD7I/b  
} _|^&eT-u  
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。 Z-? Iip{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 O4b-A3:  
S7Iu?R_I  
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 ~aauW?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: gTmUK{y'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 dVj'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~xlMHf  
最后的布局是: +LQs.*  
                Add :=iM$_tp'  
              /   \ W(u6J#2  
            Divide   5 ZbZAx:L  
            /   \ ;y?D1o^r8W  
          _1     3 zJy 89ib'  
似乎一切都解决了?不。 jza}-=&+e  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 }\`-G+i{W  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 '?vgp  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: T>%uRK$  
0%A(dJA6  
template < typename Right > ;EE&~&*w  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const wB1|r{  
Right & rt) const U&Sbm~Qi  
  { K=!ZI/+ju  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2-c U -i4  
} 8 ACY uN\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 HdY3DdC%q  
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。 !SO$k%b}!  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 j &0fC!k  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 =E"kv!e   
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 |`q)/ 08b  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? % L %1g  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: iS:PRa1  
rr07\;  
template < class Action > Rktn/Vi  
class picker : public Action <u x*r#a!d  
  { |`)V^e_  
public : %/6e"o  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _ RT"1"r  
  // all the operator overloaded JucxhjV#,  
} ; i)ES;b4  
HYI1 o/}  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 764}yV>  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:  f>wW}-  
7fN&Q~.  
template < typename Right > #g-*n@ 1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const L?D~~Jb  
  { [o[v"e\w  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v'bd.eqw  
} njwR~aL`|  
 [A%e6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > O=#/DM;  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 &, Zz  
-u3SsU)_%N  
template < typename T >   struct picker_maker cDQw`ORP*g  
  { G0 nH Z6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; LDi ez i  
} ; *OGXu07 !  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Gwrx) Mq  
  { Mc$v~|i6  
typedef picker < T > result; \MFWK#W  
} ; ,Zcx3C:#  
tXG4A$(2&  
下面总的结构就有了: ~Q$c!=   
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。 f_5R!;  
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。 hPqapz]HcP  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 z)<pqN  
至此链式操作完美实现。 4|@FO}rK[l  
0LHiOav  
RESGI}u  
七. 问题3 "13 :VTs[5  
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。 s:jL/%+COZ  
;FgEE%  
template < typename T1, typename T2 > [Tb3z:UUvf  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tEWj}rX   
  { N5w]2xz!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )q]j?Z.  
} jK C qH$  
a9@l8{)RX  
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: l=-d K_ I?  
\")YKN=W  
template < typename T1, typename T2 > wkZ2Y-#='  
struct result_2 1z};"A  
  { WJFTy+bD  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; qq9tBCk  
} ; ^K 77V$v  
d$?n6|4  
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? P #2TM  
这个差事就留给了holder自己。 l&^[cR  
    WfjUJw5x"s  
c;~Llj P  
template < int Order > RY/ Z~]  
class holder; %`T^qh_dE  
template <> H;7H6fyZ  
class holder < 1 > 'xrbg]b%  
  { J>|:T  
public : eUw;!Du  
template < typename T > ]MA)=' ~  
  struct result_1 I{g2q B$6  
  { rgZ rE;*;  
  typedef T & result; 8^"|-~#<  
} ; kFa?q} 47  
template < typename T1, typename T2 > NMY!-Kv 5  
  struct result_2 \7tvNa,C  
  { 7/OOq=z  
  typedef T1 & result; U#1yl6e\I  
} ; ?o DfI  
template < typename T > nu9k{owB T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4a\+o]  
  { i K[8At"Xo  
  return (T & )r; x2&! PpM  
} /sC[5G%  
template < typename T1, typename T2 > ~ V- o{IA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @k #y-/~?  
  { eD1MP<>h  
  return (T1 & )r1; >]|^ Ux,WZ  
} i\z0{;f|GX  
} ; .p0n\ $r  
lR K ?%~  
template <> ;Wh[q*A  
class holder < 2 > fU~y481 A  
  { ]{U*+K%,J  
public : E|uXi)!.x  
template < typename T > VM|)\?Q  
  struct result_1 8=Y|B5   
  { Cv7RCjMw  
  typedef T & result; %t|2GIu  
} ; C)^\?DH  
template < typename T1, typename T2 > `/Jr8J_  
  struct result_2 61wG:  
  { M6Z`Pwv];  
  typedef T2 & result; ?iO^b.'I#  
} ; e14 Q\  
template < typename T > pR7G/]U$A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y tj>U  
  { |-Klh  
  return (T & )r; tl^;iE!-  
} Y k6WSurw  
template < typename T1, typename T2 > iZ;jn8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J@{ Bv%  
  { xW )8mv?4n  
  return (T2 & )r2; xx#Ef@bS  
} }slEkpk? ]  
} ; 8k% :w0H  
S%|' /cFo  
;b2>y>?[  
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> >。 C>-"*Lt  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: t?&ajh  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: CA~S$H\"  
1fG@r%4  
return l(i, j) = r(i, j); KDzIarC  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :{imRa-  
,FPgs0rrS  
  return ( int & )i; 49>yIuG  
  return ( int & )j; a[#BlH  
最后执行i = j; E_*T0&P.P  
可见,参数被正确的选择了。 PkO(Y!  
I*t}gvUt9  
VJPPHJ[-  
3c"{Wu-}  
&$ 9bC 't6  
八. 中期总结 eVJL|uI|  
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: ^ B]t4N2i  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 4^A'A.0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )v.FAV:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ttxOP  
iE{SqX  
? -tw*2+  
.- o,_eg1f  
$xwF;:)  
|9@;Muq;  
九. 简化 IrK )N  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Z%{2/mQ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !o7. L%S  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Iu]P^8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 HkCme_y"  
  +-*/&|^等 U^S0H(>  
2. 返回引用。 uDUSR+E>  
  =,各种复合赋值等 \^D`Hvg  
3. 返回固定类型。 AUd}) UR  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =^{+h>#s@  
4. 原样返回。 {M5IJt"{4b  
  operator, p^3d1H3   
5. 返回解引用的类型。 5^i ^?  
  operator*(单目) epePx0N%x$  
6. 返回地址。 36z{TWF  
  operator&(单目) Sx7xb]3XI"  
7. 下表访问返回类型。 NH!! .Z"  
  operator[] /vU31_eZt  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A1@a:P=  
  operator<<和operator>> C.Yz<?;S  
0 $r{h}[^c  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 5VS<I\o}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: NjLd-v"2  
^YV[1~O  
template < typename Left > < XU]%}o  
struct value_return "O{sdVS  
  { <7+.5iB3  
template < typename T > e wR0e.g  
  struct result_1 GWsFW[T?~  
  { `,z{70  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; mE1*F'0a  
} ; .FyC4"b=c  
U/;Vge8{  
template < typename T1, typename T2 > 1>LquZ+Kj  
  struct result_2 scmb DaOn  
  { %\u>%s <9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; c_ i;'  
} ; _`_$U MK;  
} ; od>.5{o  
z'o+3 zq^  
>jm9x1+C  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait j yE+?4w;  
"|H0 X#  
下面我们来剥离functor中的operator() H}/1/5 L  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {[eY/)6H  
G4~J+5m k  
return l(t) op r(t) Gbhaibk O  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 60m1 >"  
return op l(t) 4?cg6WJ'6  
return op l(t1, t2) L!5HE])<)  
return l(t) op ;%&@^;@k%  
return l(t1, t2) op Y\\&~g42R2  
return l(t)[r(t)] G!uxpZ   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4R.#=]F  
.$rcTZ  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: lEJTd3dMi  
单目: return f(l(t), r(t)); kE1u-EA  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  .*+ &>m7  
双目: return f(l(t)); U3>G9g>^B  
return f(l(t1, t2)); *Co+UJjT  
下面就是f的实现,以operator/为例 H"sey +-  
}5|uA/B  
struct meta_divide K(hf)1q  
  { mOBS[M5*  
template < typename T1, typename T2 > 59|Tmf(dS;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) MZ.Jkf(  
  { A-kI_&g\Og  
  return t1 / t2; +Z+]Tqo  
} 2X:n75()  
} ; iqpy5  
gs'( px  
这个工作可以让宏来做: *l}q,9iQ-  
cK""Xz&m  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ZCa?uzeo]  
template < typename T1, typename T2 > \ BX?Si1c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /h;X1Htx}  
以后可以直接用 ?6|EAKJ`lK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) SI\zW[IL  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 9 HuE'(wQ  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) q~lmOT~E  
giv cq'L  
3 ;&N3:,X  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 p AD@oPC  
hP #>`)aNY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y3l sAe#  
class unary_op : public Rettype 6D>o(b2  
  { Gg/K  
    Left l; zKR_P{W>^  
public : Y|Z*|c.4OK  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} n/?_]  
*5 5yF `  
template < typename T > @f5X AK?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \ /o`CV{O  
      { ie5"  
      return FuncType::execute(l(t)); >zhbOkR9c  
    } tH$Z_(5  
6HyQm?c>a  
    template < typename T1, typename T2 > n@xU5Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0@z78h=h  
      { {epsiHK@tK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3AWg43L7  
    } 2$|WXYY  
} ; yB&s2J  
|[0|j/V%O  
0nC%tCV'  
同样还可以申明一个binary_op cxVnlgq1  
,+0_kndR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > dx|j,1e  
class binary_op : public Rettype kZeb^Q+,  
  { v~j21`  
    Left l; |]V0sgpoZ  
Right r; \S _ycn  
public : 7JjTm^bu  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mIt=r_  
YOqBIbp~&)  
template < typename T > !-[e$?-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XvWUJ6M  
      { ?me0J3u_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Bc$t`PI  
    } +Bgy@.a?  
((#|>W\&  
    template < typename T1, typename T2 > , j7&(V~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0} uH  
      { Y*0mC"n}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  ,_HVPE  
    } -B'<*Y  
} ; aqtQGK57"%  
7aS`S F  
yqZKn=1:  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 b8(94t|;U  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 sRqFsj}3e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) bNi\+=v<Ys  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ?FJU>+{">  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! h",kA(+P  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ><+wHb  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 R0vWj9nPh  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ?!KqDI  
下面是修改过的unary_op e~oI0%xl^  
cE'MSB  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~0eJ6i  
class unary_op Z)?B5FF  
  { sSU p7V  
Left l; @uApm~}  
  "6o}g.  
public :  Q#i[Y?$L  
r Z%l?(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} g m'8,ZL  
Dn1aaN6  
template < typename T > s\/$`fuhx  
  struct result_1 h_*!cuH  
  { <e)u8+(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; KdN+$fe*g  
} ; v2K6y|6,  
?xX9o  
template < typename T1, typename T2 > nNj<!}HvV  
  struct result_2 *gGL5<%T:  
  { VelR8tjP  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o!$O+%4  
} ; X7."hGu@  
i`st'\I  
template < typename T1, typename T2 > Z~[EZgIg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VUd=|$'J  
  { 9=o;I;I  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?hfyQhR  
} QP?eK W9 :  
S:F8` Gh  
template < typename T > LWX,u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HE BKRpt  
  { jVdRy{MH  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?mq<#/qb  
} sR;^7(f!m  
?j:U<TY)  
} ; md S`nhb  
r P1FM1"M  
zLt7jxx  
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 SN<Dxa8Iy  
好啦,现在才真正完美了。 u*"mdL2  
现在在picker里面就可以这么添加了: f?Am)  
qi51'@  
template < typename Right > _+=M)lPm  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const V(#z{!  
  { DuvI2Z WP]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (?W[#.=7  
} q\uzmOh  
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。 09_5niaz[  
wbImE;-Z  
$v \@mW*R  
D}i_#-^MH  
P;' xa^Y  
十. bind V!&O5T(~  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 0r/pZ3/  
先来分析一下一段例子 z Go*N,'  
I7C*P~32{n  
RX\l4H5;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} b~Q8&z2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 qZ=%r u  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 lk(.zYaaN  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 f#>ubmuI^  
我们来写个简单的。 rf\A[)<:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <$+Cd=71\  
对于函数对象类的版本: ZvVrbj&  
JlMD_pA  
template < typename Func > $-#|g  
struct functor_trait $C^tZFq  
  { VdC,M;/=Z  
typedef typename Func::result_type result_type; e6y,)W"WW2  
} ; /9wmc2  
对于无参数函数的版本: K3I|d;Y~X!  
N*$L#L$*  
template < typename Ret > qGK -f4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > V'Z Z4og  
  { Uja`{uc  
typedef Ret result_type; 0; PV gO;9  
} ;  G9qN1q~  
对于单参数函数的版本: *wu:fb2[(  
xp68-&  
template < typename Ret, typename V1 > Tj3xK%K_r3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > l2|[  
  { :d{-"RAG"  
typedef Ret result_type; WJA0 `<~  
} ; Bkaupvv9S  
对于双参数函数的版本: yzH[~O7  
lHI ;fR  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > fC<pCdsg  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Jb1L[sT2  
  { h,!`2_&UQ  
typedef Ret result_type; 8G<{L0J%!  
} ; r&0IhE  
等等。。。 >u=Dc.lX  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy tX'2 $}  
dd6m/3uUW  
template < typename Func > tA{B~>  
struct func_return 8}_M1w6v  
  { ymo].  
template < typename T > )Bo]+\2  
  struct result_1 :41Ch^\E  
  { +`]AutNv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #*|Gp_l+%  
} ; +5xVgIk#  
"'@>cJ=  
template < typename T1, typename T2 > [,?5}'we  
  struct result_2 XtP5IN\S  
  { *74VrAo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lD41+x 7  
} ; X1Vj"4'wT  
} ; P+2@,?9#  
Mq,2S  
57~/QEdy  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'OjsV$_  
)wdTs>W7  
template < typename Func, typename aPicker > o >Faq+@  
class binder_1 s"-gnW  
  { mLb>*xt$b@  
Func fn; b2vCr F;  
aPicker pk; FA7q pc  
public : U ,7O{YM  
0E^6"nt7N  
template < typename T > chs] ,7R  
  struct result_1 QTLGM-Z  
  { dHO8 bYBH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @Lk!nP  
} ; Q xm:5P  
QFX/x  
template < typename T1, typename T2 > Wfp>BC  
  struct result_2 'fS&WVR?  
  { J)n^b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6*r#m%|   
} ; "f N=Y$G  
'J1!P:tJ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} tcD DX'S  
6i7+.#s  
template < typename T > {[:]}m(c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2|}`?bY]i`  
  { =tQ^t4_  
  return fn(pk(t)); 0/TP`3$X#"  
} D4IP$pAD  
template < typename T1, typename T2 > oUNuM%g9Dy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p"tCMB  
  { Wz&[ cj  
  return fn(pk(t1, t2)); Rn9e#_Az  
} H7?Sd(U  
} ; q<Z`<e  
]9hXiY  
GJj}|+|  
一目了然不是么? k\<8h%  
最后实现bind :/XWk %  
]@wKm1%v  
c\DMeYrg  
template < typename Func, typename aPicker > }-N4D"d4o  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5=hMTztf!!  
  { n"g)hu^B  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5[0W+W  
} )l6(ss!J  
{ YMO8  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,vs#(d6G  
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。 hq*"S -N  
,*m{Q  
十一. phoenix 6^NL>|?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8k9Yoht  
o>75s#= b=  
for_each(v.begin(), v.end(), M.u1SB0  
( b-?d(-  
do_ ~jD~_JGp  
[ G}LOQ7  
  cout << _1 <<   " , " _ZHDr[  
] GAU7w"sE  
.while_( -- _1), :zp9L/eh  
cout << var( " \n " ) ,"U|gJn|^  
) k<A|+![  
); moCr4*jDX,  
6(8zt"E  
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: pv"QgH  
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 ',m!L@7M5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %G/(7l[W  
那么我们就照着这个思路来实现吧: w[]\%`69}Z  
w:h([q4X  
z`:tl7  
template < typename Cond, typename Actor > F~C7$  
class do_while 0lLg uBW@  
  { Fp~0 ^  
Cond cd; /WMJ#IE  
Actor act; V\*J"ZP&  
public : PX >>h}%  
template < typename T > ~9Cw5rwH<;  
  struct result_1 [vn"r^P  
  { WXFC e@  
  typedef int result_type; 3eN(Sw@p  
} ; <RCeY(1  
*hlinQKs  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [13NhF3.P  
D:0?u_[W  
template < typename T > +ux170Cd3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gQ$0 |0O  
  { 6QePrf  
  do FV\$M6 _  
    { oD 3Q{ e  
  act(t); ZmaGp* Wj  
  } 3B5 `Y  
  while (cd(t)); iD) P6"  
  return   0 ; R47tg&k6[  
} K`8$+JDP+  
} ; tvOyT6]  
iJb-F*_y  
<(_${zR  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). nVoP:FHH  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 !laOiH  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 [[ uZCKi  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 kb[+II  
下面就是产生这个functor的类: C j:  
UQnv#a>  
^w*&7.Z  
template < typename Actor > :~\ y<  
class do_while_actor b5?k)s2  
  { 3Gt@Fo=  
Actor act; V`xE&BI  
public : lin  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} e_dsBmTh  
\:>eZl?  
template < typename Cond > T1M>N  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~' q&rvk`  
} ; +t}<e(  
FB n . 4  
;fB!/u  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 X;d 1@G  
最后,是那个do_ r?}L^bK  
VL2ACv(  
m_b_)/  
class do_while_invoker <^"0A  
  { "tz`@3,5dN  
public : jN{+$ @cI  
template < typename Actor > \= Wrh3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const M4K>/-9X+V  
  { 7vEZb.~4z  
  return do_while_actor < Actor > (act); !L@^Zgs|@?  
} fX}dQN~z  
} do_; )P9&I.a8  
-XWlmw*i(g  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? o_?A^u  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;w^{PZBg  
最后来说说怎么处理break和continue =EUi| T4:  
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。 xcC^9BAj  
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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