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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda L7l FtX+b  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Z*F3G#A  
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, oe^I  
%mW{n8W3{  
HVRZ[Y<^  
Usvl}{L[  
  class filler d z|or9&  
  { 28-RC>,@}  
public : {$oj.V 4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <NMEGit  
} ; b 1c y$I  
#`^}PuQ  
(&r. w  
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: [+^1.N  
@@f"%2ZR[  
"MeVE#O  
-abt:or  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); x[p|G5  
KR} ?H#%  
9+|$$)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 KM, \  
}PlRx6r@  
poE0{HOU  
~g91Pr   
二. 战前分析 |]bsCmD  
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。 /PVk{3  
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 i$Ul(?  
cZ,b?I"Q%  
wLIMv3;k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -OV&Md:~  
  /* --------------------------------------------- */ gb1V~  
vector < int *> vp( 10 ); L;z?a Z7n  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); rSY!vkLE\  
/* --------------------------------------------- */ 9 ql~q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); RH W]Z Pr<  
/* --------------------------------------------- */ AI2)g1m  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); z^B,:5Tt  
  /* --------------------------------------------- */ \  #F  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +Ze} B*0  
/* --------------------------------------------- */ hPkp;a #  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); iI T;K@&  
iT+8|Yia  
#\{l"-  
AYBns]!  
看了之后,我们可以思考一些问题: &u."A3(  
1._1, _2是什么? CO/]wS  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 `v!urE/gg%  
2._1 = 1是在做什么? %@b0[ZC  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 gjyYCjF  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 P\tB~SZ*  
>58YjLXb  
[>I<#_^~  
三. 动工 +fB5w?Rg  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: LH.]DVj  
K8|r&`X0  
ELoDd&d8  
LVM%"sd?  
template < typename T > n` _{9R  
class assignment ~7w"nIs<c  
  { ,_ H:J.ik  
T value; mthA4sz  
public : n&4N[Qlv,  
assignment( const T & v) : value(v) {} CZwXTHe  
template < typename T2 > +HpA:]#Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  tU5zF.%  
} ; #lo6c;*m5  
4i;{!sT  
QE+g j8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1ba~SHi  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5DU6rks%  
{ 'eC`04E  
+.PxzL3?  
9.M4o[  
  class holder NN{?z!  
  { tKuwpT1Qc  
public : s]0{a.Cpv  
template < typename T > !PlEO 2at  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Dj?> <@  
  { [85spub&}  
  return assignment < T > (t); nc29j_Id  
} e2Pcm_Ahv*  
} ; q9K)Xk$LF  
qBQ?HLK-  
r|8d 4  
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: k .;j  
a.\:T,cP>  
  static holder _1; 3ZPWze6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 sE<V5`Z=  
7aRi5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $rBq"u=,0+  
而不用手动写一个函数对象。 Pj^{|U21  
05#1w#i  
PdFKs+Z`  
F,F4nw<W  
四. 问题分析  qA7>vi%  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 k"%~"9  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 K7B/s9/xs  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |Zpfq63W  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *;slV3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +o{R _  
M/'sl;  
五. 问题1:一致性 U}[d_f  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ?3,:-"(@p  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 jOunWv|  
ZQsJL\x[UK  
struct holder 1=c\Rr9]  
  { -0 a/$h  
  // f}ji?p  
  template < typename T > \)904W5R  
T &   operator ()( const T & r) const ah&D%8E  
  { Sv#XIMw{,  
  return (T & )r; XEp{VC@=  
} ]cWUZ{puRB  
} ; 4he GnMD  
{6|G@ ""O  
这样的话assignment也必须相应改动: %XDc,AR[  
u%KTNa0  
template < typename Left, typename Right > 'F3f+YD  
class assignment D/xbF`  
  { TER=*"!  
Left l; (t K||*u  
Right r; 7IH@oMvE  
public : (N6i4 g6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k Z .gO  
template < typename T2 > }'V5/>m[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \ a<h/4#|  
} ; @})|Z}~  
E0=)HTtS  
同时,holder的operator=也需要改动: ,eW%{[g(  
^ogt+6c  
template < typename T > sqwGsO$#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const jXx<`I+]  
  { Yui3+}Ms  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); F#Ryu~,"  
} UgN u`$m+  
{X+3;&@  
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。 mHTXni<!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %P/Jq#FE .  
S(l O(gY  
return l(rhs) = r; )p0^zv{  
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。 l`{\"#4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: l"T44CL;  
]=I@1B;_m  
template < typename Tp > +F` S>U  
class constant_t qvsd5PeCO  
  { W ]1)zO  
  const Tp t; P>C~ i:4n  
public : .Iw AK/QS  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} qp }Cqi  
template < typename T > O2E/jj  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Tya1/w4  
  { w~A{(- dx  
  return t; hGe/ ;@%  
} rig,mv  
} ; o Q2Fjj  
`Bp.RXsd*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Pb4X\9^  
下面就可以修改holder的operator=了 M61xPq8y5  
=pO^7g  
template < typename T > =F~S?y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const m|n%$$S&  
  { wC+u73599  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *[Tz![|  
} H3 ^},.  
,, OW  
同时也要修改assignment的operator() !8d{q)JZ  
gMmaK0uhS  
template < typename T2 > kk@fL  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =_2jK0+}l  
现在代码看起来就很一致了。 ,t?B+$E  
k8[n+^  
六. 问题2:链式操作 rC%*$g $  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4N_R:B-V u  
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。 [)M%cyQ  
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。 +H-6eP  
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。 9G#n 0&wRJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  I<mV+ex  
 :D6 ON"6  
template < typename T > m)t;9J5  
struct result_1 2j88<Yh]H  
  { rk2j#>l$4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )._;~z!  
} ; z6=Z\P+  
Oi'5ytsES  
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: ,+DG2u  
8,4"uuI  
template < typename T > { ]{/t-=  
struct   ref /<=u\e'rE  
  { EF[@$j   
typedef T & reference; {_[N<U:QT&  
} ; 'Ym9;~(@R  
template < typename T > uM IIYS  
struct   ref < T &> feDlH[$  
  { dO<ERY  
typedef T & reference; q460iL7yF}  
} ; EzM ?Nft  
N=5a54!/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: QvlObEhcS  
DS(}<HK{  
template < typename T > l'-Bu(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const qFCOUl  
  { zm5]J  
  return l(t) = r(t); wx= $2N6  
} ?}tFN_X"  
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。 *=/ { HvJ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Cazocq5  
@sW24J1q+  
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 +NZ_D#u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: x;P_1J%Q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .\ULbN3Z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2ozax)GY  
最后的布局是: Eex~xiiV  
                Add x:NY\._  
              /   \ 0WW2i{7`U  
            Divide   5 z,[Hli*0  
            /   \ ICx#{q@f,  
          _1     3 QC OM_$y  
似乎一切都解决了?不。 {tuYs:  
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。 .Ni\\  
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。 2 /\r)$ 2i  
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: ArI2wM/v  
8oy^Xc+  
template < typename Right > BQE|8g'&T  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3</_c1~  
Right & rt) const [2!w_Iw'  
  { u"cV%(#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *eTqVG.  
} X"|['t  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *k(XW_>  
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。 y*jp79G  
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。 jjB~G^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。 m<T%Rb4?@  
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。 O~#!l"0 L+  
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? ,F8Yn5h  
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: gZ3u=uME  
,i?nWlh+  
template < class Action > b7?uq9  
class picker : public Action r"3=44St  
  { Pe_W;q.  
public : )np:lL$$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :1. L}4"gg  
  // all the operator overloaded shy-Gu&  
} ; mA}TJz  
sQHv%]s 0  
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。 p SH=%u>  
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: Eak$u>Fd8c  
hB]Np1('  
template < typename Right >  L2[($l  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const hc(#{]].  
  { V5nwu#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ky,(xT4  
} hP%M?MKC  
a8e6H30Sm  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ?DS@e@lx  
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。 (?1y4M  
ouvA~/5  
template < typename T >   struct picker_maker $Ps|HN  
  { Af~$TyX  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >^?u .gM3  
} ; `t>l:<@%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > iJ)_RSFK  
  { 9IdA%RM~mH  
typedef picker < T > result; >UTBO|95y  
} ; #K_ii)n  
+6M}O[LP  
下面总的结构就有了: HTv2#  
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。 }<0BX\@I  
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。 FJ GlP&v<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `!3SF|x&  
至此链式操作完美实现。 Zgp4`)}:  
Tt`u:ZwhF  
6m/r+?'  
七. 问题3 U/66L+1  
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。 [x=s(:qy  
:(U ,x<>  
template < typename T1, typename T2 > u OmtyX  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hlvK5Z   
  { &.)^ %Tp\z  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); x$A+lj]x  
} P-9)38`5  
kr^P6}'  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: z>1Pz(  
T$)^gHS  
template < typename T1, typename T2 > r..iko]T  
struct result_2 *2>&"B09`  
  { U*rcd-@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; DD+7V@  
} ; :DK {Vg6  
8?B!2  
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? K e;E1S-~  
这个差事就留给了holder自己。 .FP$m?  
    q<x/Hat)  
R^8o^z['6u  
template < int Order > + B,}Qr  
class holder; T8?Ghbn  
template <> ,1.p%UE]>  
class holder < 1 > ^lnK$i  
  {  sg^zH8,3  
public : P8OaoPj  
template < typename T > M~Tuj1?  
  struct result_1 \S `:y?[Y  
  { \}yc`7T:L0  
  typedef T & result; "=HA Y  
} ; B {n,t}z  
template < typename T1, typename T2 > w8")w*9Lmg  
  struct result_2 9d0@wq.  
  { =g7x' kN  
  typedef T1 & result; ;Zcswt8]u  
} ; gs^Xf;g vI  
template < typename T > gMi0FO'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]\-A;}\e  
  { ch*8B(:  
  return (T & )r; >4x(e\B  
} { T/[cu<  
template < typename T1, typename T2 > T= 80,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kUb>^- -K  
  { nmee 'oEw  
  return (T1 & )r1; |"q5sym8Y_  
} W<h)HhyG  
} ; k&M;,e3v6  
{r,.!;mHu  
template <> f=+mIZ  
class holder < 2 > JMCKcZ%N  
  { ydEoC$?0  
public : xWH.^o,"  
template < typename T > ?> 9/#Nv  
  struct result_1 rET\n(AJ  
  { x;O[c3I  
  typedef T & result; q^@Q"J =v  
} ; 7(1|xYCx$  
template < typename T1, typename T2 > lf`{zc r:  
  struct result_2 (q/e1L-S  
  { do hA0  
  typedef T2 & result; #H&|*lr  
} ; xJpA0_xfG  
template < typename T > ?d\N(s9F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  \{_q.;}  
  { RT4x\&q  
  return (T & )r; q_:4w$>  
} "`/h#np  
template < typename T1, typename T2 > +q<jAW A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +uF>2b6'  
  { -u+vJ6EY  
  return (T2 & )r2; df8k7D;~e  
} {S]}.7`l9(  
} ; olB.*#gA  
LtO!umM  
+yG~T  
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> >。 tn\yI!a  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -vo})lO  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: PudS2k_Qv  
fC d&D  
return l(i, j) = r(i, j); @Rze| T.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;J( 8 L  
6xmZXp d!  
  return ( int & )i; 3lL-)<0A(  
  return ( int & )j; F}yW/  
最后执行i = j; ](]i 'fE>  
可见,参数被正确的选择了。 [-1^-bb  
BGZ#wru  
$?iLLA~  
gT{Q#C2Baw  
x M/+L:_<  
八. 中期总结 Ys9[5@7  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: #b}Z`u?@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _IHV7*u{;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :1Xz4wkWS*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor aH(J,XY  
,Q$ q=E;X  
wYXQlxdy  
:wyno#8`-  
Vi$~-6n&  
"m$##X\  
九. 简化 IZ-1c1   
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。 tyDU @M  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 h|9L5  
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:  R Z?jJm$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \[i1JG  
  +-*/&|^等  `,*3[  
2. 返回引用。 V]6dscQ  
  =,各种复合赋值等 np^N8$i:n  
3. 返回固定类型。 dm0R[[7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) r EE1sy/#  
4. 原样返回。 wo{gG?B  
  operator, qbN =4  
5. 返回解引用的类型。 A1$TXr  
  operator*(单目) \A#41  
6. 返回地址。 F`W?II?  
  operator&(单目) c9 eM/*:  
7. 下表访问返回类型。 U[-o> W#  
  operator[] 9MJG;+B~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 H [\o RId  
  operator<<和operator>> oG?Xk%7&\  
_Kf%\xg  
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。 3AtGy'NTp  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: q-2Bt,Y  
] IQ&>z}<  
template < typename Left > YQvD|x  
struct value_return V#$RR!X'  
  { A2Ed0|By  
template < typename T > z (wc0I  
  struct result_1 x.6:<y  
  { ibk6|pp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >Eto( y"q  
} ; K#d`Hyx  
;(Or`u]Dr  
template < typename T1, typename T2 > CNyIQ}NJ  
  struct result_2 DU'`ewLL7  
  { CAWNDl4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; BoWg0*5xb  
} ; (k.[GfCbD  
} ; 1N-\j0au  
Y\k#*\'Y~  
z'n:@E  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait b94DJzL1z  
{$ JYw{a  
下面我们来剥离functor中的operator() *u[BP@vE  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &)ChQZA  
U(g:zae  
return l(t) op r(t) L|xbR#v  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0RLg:SV  
return op l(t) {rw|#Z>A  
return op l(t1, t2) :U%W%  
return l(t) op ;bib/  
return l(t1, t2) op 8qTys8  
return l(t)[r(t)] 'G4ICtHQ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^"2J]&x`G  
Om\vMd@!  
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: *vxk@ `K~  
单目: return f(l(t), r(t)); ZhaP2pC%4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); v>)"HL"XG  
双目: return f(l(t)); *)T^Ch D,  
return f(l(t1, t2)); #OD/$f_  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,m:.-iy?  
0&|\N ? 8_  
struct meta_divide E,U+o $  
  { ,T$U'&;  
template < typename T1, typename T2 > +gtbcF@rx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) mSF(q78?  
  { E A1?)|}n  
  return t1 / t2; WiR(;m<g  
} ]Ie 0S~  
} ; J @1!Oq>  
(exa<hh  
这个工作可以让宏来做: b9HtR-iR;  
6j]0R*B7`Q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]MitOkX  
template < typename T1, typename T2 > \ g7`LEF <A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  w``ST  
以后可以直接用 <)c)%'v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9IfmW^0  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ;))+>%SGCt  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) c9u`!'g`i  
K!Y71_#  
qi D@'Va\  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 k2tF}  
@9RM9zK.q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {qJ1ko)$  
class unary_op : public Rettype L+i=VGm0  
  { BG]#o| KW  
    Left l; ?X<eV1a   
public : Zt{[ *~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} L48_96  
1 bU,$4  
template < typename T > e\zm7_+i{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  {Gk1vcq  
      { ZG8DIV\D7  
      return FuncType::execute(l(t)); 7# Kn8s  
    } /{n-Y/j p  
KBc1{adDx@  
    template < typename T1, typename T2 > )g%d:xI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `e&Suyf4B  
      { G}raA%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Z0", !6nS  
    } sBg.u  
} ; KU(&%|;g  
S g![Lsj  
.g<DD)`  
同样还可以申明一个binary_op z,p~z*4  
0pd'93C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 16(QR-  
class binary_op : public Rettype AH7}/Rc  
  { *P=VFP  
    Left l; E4/Dr}4  
Right r; 2eY_%Y0  
public : bwMm#f  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w;amZgD>  
~HsJUro  
template < typename T > N5 6g+,w%)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z=o2H Bm7  
      { 3bH'H*2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }9OC,Y8?D  
    } N<VJ(20y  
y??XIsF  
    template < typename T1, typename T2 > x g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vXZOy%$o  
      { '_FsvHQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); f46t9dxp$  
    } &n:.k}/P  
} ; =-n}[Y}A  
U!\.]jfS  
[hv~o~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 Kis"L(C  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 h3 }OX{k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ?%[@Qb=2  
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。 BW*rIn<?G  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Iit; F  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Eo]xNn/g  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2pa5U;u:+  
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) 4>e&f&y~  
下面是修改过的unary_op c<Tf 2]vZE  
7ZWgf"1j  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > W.KDVE$}f  
class unary_op Hf2_0wA3  
  { k,+0u/I  
Left l; lzVq1@B  
  /t$d\b17pX  
public : {B*s{{[/'  
R$[vm6T?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >!1-lfa8  
HY:o+ciH'  
template < typename T > }00BllJ  
  struct result_1 cIOlhX@  
  { Z,Dl` w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; M!D3}JRm  
} ; wjB:5~n50k  
.|i.Cq8  
template < typename T1, typename T2 > f(y:G^V  
  struct result_2 S3 Xl  
  { 'e'cb>GnA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @<EO`L)Z  
} ; {fT6O&br  
srrgvG,  
template < typename T1, typename T2 > z5*'{t)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u <v7;dF|s  
  { BuXqd[;K%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); M@v.c; Lt  
} Ne1$ee. NE  
Si;H0uPO  
template < typename T > MeZf*' J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i5@ z< \  
  { u>a5GkG.  
  return OpClass::execute(lt(t)); #BH*Z(  
} Ry6@VQ"NLb  
{8bSB.?R  
} ; $c(nF01  
-;WGS o  
B>P{A7Q  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug }y gD3:vN7  
好啦,现在才真正完美了。 tJ$_lk ~6q  
现在在picker里面就可以这么添加了: U26}gT)  
5vnrA'BhBU  
template < typename Right > ~6LN6}~|.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @*KZ}i@._  
  { 5 #E`=C%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); &`2)V;t  
} 8$Y9ORs4  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 lA8`l>I  
di )L[<$DY  
ml }{|Yz  
Y9XEP7  
((M>s&\y*Y  
十. bind Jij*x>K>y  
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。 kc`Tdn  
先来分析一下一段例子 :& ."ttf=  
or}[h09qA  
d5:c^`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?hy&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 m^;f(IK5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Zp=U W*g^  
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。 }b.%Im<3R  
我们来写个简单的。 FJ)$f?=Qd  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: n,WqyNt*  
对于函数对象类的版本: s`~IUNJ@P  
gV_}-VvP  
template < typename Func > 4~Q/"hMSkO  
struct functor_trait >}6%#CAf  
  { draN0v f  
typedef typename Func::result_type result_type; &6nWzF  
} ; gp.^~p]x  
对于无参数函数的版本: s?L  
B:'US&6Lf'  
template < typename Ret > ,r\o}E2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > YS"=yye 3e  
  { P71Lqy)5}A  
typedef Ret result_type; -PR N:'T  
} ; v mk2{f,g  
对于单参数函数的版本: '?(% Zxw%&  
ln dx"prW  
template < typename Ret, typename V1 > t;\Y{`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > XU(eEnmo m  
  { 4@ai6,<  
typedef Ret result_type; { 9q4)R}G  
} ; |aq"#Ml)  
对于双参数函数的版本: YT(AUS5n  
BLD gt~h#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8FY?!C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ., 6-u  
  { + ksVtG,  
typedef Ret result_type; Wvf ^N(  
} ; l2Rb\4  
等等。。。 z-)O9PV  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Lw>N rY(Y  
BnasI;yWb  
template < typename Func > wz%Nb Ly-  
struct func_return *gWwALGo5  
  { $-sHWYZ  
template < typename T > Uz]|N6`  
  struct result_1 YNi.SXH  
  { vy I!]p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }&D32\  
} ; U-M>=3|N  
+52{-a,>  
template < typename T1, typename T2 > -nV9:opD  
  struct result_2 I b5rqU\  
  { * 0=j?~&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o?\?@H  
} ; / %io+94  
} ; C;^X[x%h7$  
~Z' ?LV<t  
c{w2Gt!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 qlPT Ll  
0LJv'  
template < typename Func, typename aPicker > FU4L6n  
class binder_1 '^UI,"Ti  
  { )l DD\J7  
Func fn; IjnU?Bf  
aPicker pk; 'TB2:W3  
public : _X x/(.O  
:d'8x  
template < typename T > wk_@R=*(\  
  struct result_1 --BW9]FW  
  { b4N[)%@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; m ~$v;?i  
} ; X!EP$!  
8YSAf+{FtK  
template < typename T1, typename T2 > :^h$AWR^f  
  struct result_2 -zfR)(zG  
  { LZxNAua  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4BpZJ~(p  
} ; 7 HYwLG:\~  
@f3E`8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} + v:SM 9  
{ 2f-8Z&>  
template < typename T > FfT`;j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wmv#:U  
  { SXP]%{@ R/  
  return fn(pk(t)); am6L8N  
} iDqoa\  
template < typename T1, typename T2 >  _6vW F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dG?*y  
  { ]3Sp W{=^(  
  return fn(pk(t1, t2)); 7WzxA=*#  
} )zDCu`  
} ; & wDs6xq  
 o-B$J?  
X|]A T9W  
一目了然不是么? >Cq<@$I2EB  
最后实现bind  O*P.]d  
5*u+q2\F  
xr^LFn)  
template < typename Func, typename aPicker > 5wU]!bxr  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) SQ+Gvq%Q]  
  { ) ;Y;Q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); iuul7VR-%  
} Dk51z@  
'i|YlMFIg  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <t!W5q  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 M x" \5i  
z},# ~L6$q  
十一. phoenix jq0O22 -R  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: W: z;|FF  
Q\sK"~@3  
for_each(v.begin(), v.end(), ]JQULE)  
( m+z& Q  
do_ =~LJ3sIX  
[ Z*6IW7#  
  cout << _1 <<   " , " ":N9(}9  
] 9 QJyZ  
.while_( -- _1), 4Ftu  
cout << var( " \n " ) l,aay-E  
) V0a3<6@4  
); aw&,S"A@  
'8kP.l  
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: p0eX{xm  
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 J C}D` h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |-~Y#]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Pr C{'XDlU  
~v6D#@%A  
|CbikE}kL  
template < typename Cond, typename Actor > @BMx!r5kn  
class do_while goWuw}?  
  { b" [|:F>P  
Cond cd; #fM`}Ij.A  
Actor act; P16~Qj  
public : VuZr:-K/  
template < typename T > %E;'ln4h&,  
  struct result_1 _7y[B&g[r  
  { #~=Ry H  
  typedef int result_type; \a3+rN dj  
} ; j.= 1rwPt  
<9b &<K:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} es0hm2HT3  
sV*H`N')S  
template < typename T > wVtwx0|1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ChQx a  
  { Lu%b9Jk  
  do G=bCNn<  
    { [()koU#w.  
  act(t); 7F.4Ga;  
  } .*Qx\,  
  while (cd(t)); >^{yF~(  
  return   0 ; j_j]"ew)  
} j B{8u&kz)  
} ; >=w)x,0yX  
9+!hg'9Qn  
:[d9tm  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). b| (: [nB  
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。 |JsZJ9W+J  
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。 Y}KNKO;  
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。 `kSZX:=};  
下面就是产生这个functor的类: `XDl_E+>l  
RT8 ?7xFc  
G^@5H/)  
template < typename Actor > M)(DZ}  
class do_while_actor Z4bNV?OH  
  {  LFV%&y|L  
Actor act; _)iCa3z  
public : An0GPhC  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} yaX iE_.  
cm+P]8o%{  
template < typename Cond > &#i"=\d  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; b7ZSPXV  
} ; NwfVL4Xg  
sa8Vvzvo.  
pQQH)`J|t  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 gnHbb-<i,  
最后,是那个do_ 2B`JGFcdcB  
#lO Mm9  
f%8C!W]Dm  
class do_while_invoker y|jq?M<A  
  { 8RHUeRX  
public : yIE!j %u  
template < typename Actor > o}{5i Tg=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !d T4  
  { 5~S5F3  
  return do_while_actor < Actor > (act); -tU'yKhn  
} ?&uu[y  
} do_; =i3n42M#  
!ubD/KE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? lmhLM. 2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2 ? 4!K.  
最后来说说怎么处理break和continue :~SyL!  
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。 J9 I:Q<;  
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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