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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Qr?(2t#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 9D yy&$s  
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, t3!~=U  
~$7YEs)  
9FF  
lvUWs  
  class filler ESe$6)P  
  { KnK\X>:  
public : v,US4C|^3i  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} g=Nde2d?  
} ; ,ZnL38GW  
lnV!Xuf  
cQ0+kX<  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Tcq@Q$H  
SWNT}{x]  
_G%kEt_4  
jLEO-<)-)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); c2d1'l]n  
nNRc@9Lt  
2V$YZSw6q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 WTZuf9:  
|s!n7%|,7  
8=mx5Gwz-  
Nm3CeU  
二. 战前分析 jW}hLjlN  
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。 CR-2>,*a9  
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 F5\{`  
XZ/cREz^s  
^5-SL?E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /)r[}C0   
  /* --------------------------------------------- */ (T",6xBSG  
vector < int *> vp( 10 ); a3:1`c/~\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^K^rl 9  
/* --------------------------------------------- */ SqoO"(1x  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0'R}'  
/* --------------------------------------------- */ AQ,%5MeqJ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); w X.]O!^X~  
  /* --------------------------------------------- */  Lvn+EM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); D]K?ntS[*  
/* --------------------------------------------- */ }]j#C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *,wW-8  
.L_ Hk  
=AeOkie  
No]#RvEd3  
看了之后,我们可以思考一些问题: fc%C!^7  
1._1, _2是什么? u"kB`||(  
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。 s18A  
2._1 = 1是在做什么? Ia>~ph#]{`  
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。 [Y6ZcO/-i  
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。 gy/bA  
IZZ $p{  
,*;g+[Bhpl  
三. 动工 ~&+8m=   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4TaHS!9  
A)nE+ec1  
{CGk9g" `  
'Y>@t6E4  
template < typename T > `(@{t:L  
class assignment w#;y  
  { SdJkno  
T value; z-`4DlJUS  
public : 8|rlP  
assignment( const T & v) : value(v) {} [uu<aRAg3O  
template < typename T2 > zB+zw\ncN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @G=_nZxv  
} ; 49 1 1  
m>'#664q1  
8*(|uX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 oh >0}Gc8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2Vg+Aly4D  
kJ B u7  
_;G|3>5u  
IHe?/oUL"b  
  class holder *GM.2``e  
  { SCXtBZ`.G  
public : Q% J!  
template < typename T > <GoZ>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const tnw6[U!rh=  
  { f_ > lz  
  return assignment < T > (t); c)17[9"  
} R9%"Kxm  
} ; N1'$;9 c  
'6Yx03t  
iKgH :[j  
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: E^V4O l<  
NKRH>2,  
  static holder _1; $`Aps7A  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /U"3LX  
!Bb^M3iA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ngH_p>  
而不用手动写一个函数对象。 S{qsq\X  
^1[u'DW4  
6 kAXE\T  
s!/Q>A  
四. 问题分析 fMRMQR=6B  
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。 UjS,<>fm  
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。 93y!x}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 lhJZPnx~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &y:SK)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /??nO Vvt  
+rOd0?  
五. 问题1:一致性 <0H^2ekd  
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?| Na_O :\x#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^9oJuT!tu  
GP=&S|hi  
struct holder "A&HNkRz  
  { 6zW3!_tz  
  // &, WQr  
  template < typename T > }%k 3  
T &   operator ()( const T & r) const }e&Z"H |  
  { Y kcN-  
  return (T & )r; ~_"/\; 1  
} [xg& `x9,.  
} ; IHNl`\Le  
el^WBC3  
这样的话assignment也必须相应改动: dL>8|  
=^gZJ@  
template < typename Left, typename Right > 2k"!o~s^  
class assignment # ,27,#  
  { ( T2 \   
Left l; @# &y  
Right r; mdukl!_x  
public : f#zm}+,`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DbvKpM H  
template < typename T2 > ^EmI;ks  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]"4\]_?r  
} ; x)^t5"F  
R3@$ao  
同时,holder的operator=也需要改动: 5j-? Uf  
0^&-j.9  
template < typename T > MbjMO"}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const i?CXDuL  
  { }`$Sr&n 1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); nn6&`$(Q~  
} Cw&U*H  
Tjza3M  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 >TZyax<:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =$awUy  
g:CMIe4  
return l(rhs) = r; ekhx?rz  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 X\'+);Z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: W&8)yog.  
cAc>p-y%  
template < typename Tp > <46fk*  
class constant_t @F0+t;  
  { U<mFwJ C]  
  const Tp t; @b"J FB|  
public : %oqC5O6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6$*ZH *  
template < typename T > AH#klYK  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const WEFvJ0]  
  { V.Ki$0>  
  return t; %,[p[`NRYR  
} H8'_.2vwX  
} ; QAmb_:^"d  
~V<imF  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Id;YIycXe  
下面就可以修改holder的operator=了 !`?*zf  
6l-V% 3-  
template < typename T > Q7@.WG5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const o$+"{3svw?  
  { x*2'I  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); T`.RP&2/d  
} or{X{_X7  
@ 80Z@Pj  
同时也要修改assignment的operator() P n|*(sTl  
i?1g{JW  
template < typename T2 > }qOj^pkJ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } rkz_h  
现在代码看起来就很一致了。 }hd:avze  
2dUVHu= +  
六. 问题2:链式操作 ({_Dg43O'[  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?E:L6,a  
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。 98AX=%8  
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。 N]6M4j!  
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。 &?mJL0fy  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct L#^'9v}Hb  
L+o"<LV]  
template < typename T > yC]X&1,:z  
struct result_1 b 5X~^L  
  { 46cd5SLK  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _mJnhT3  
} ; DHlCus=ic  
1hn4YcHb  
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: amY\1quD|  
| p"E0av  
template < typename T > kLw07&H  
struct   ref WfDpeXdO  
  { J` J^C  
typedef T & reference; #- hYjE5  
} ; 8V$:th('  
template < typename T > D-<9kBZs  
struct   ref < T &> (d2|r)O  
  { &hb:~>  
typedef T & reference; Ow\dk^\-G8  
} ; ZH<:YOQ  
HX77XTy  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |nFg"W  
8 aHs I(  
template < typename T > w[S!U<9/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  8~>5k  
  { D L0i  
  return l(t) = r(t); |3A/Og  
} a*Oc:$  
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。 u'BuZF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 TsB"<6@!AA  
"/&_B  
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 |*+f N8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ZFAi9M  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,@1.&!F4it  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 X<<hb  
最后的布局是: D< h+r?  
                Add hS}d vZa  
              /   \ feH|sz`e  
            Divide   5 }Ra'`;D$  
            /   \ }yfSF|\  
          _1     3 !F_BLHig  
似乎一切都解决了?不。 DFKumw>!  
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。 CAhkv0?8  
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。 6:v$g  
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: i,Q{Z@,  
ymxYE#q  
template < typename Right > m.}Yn,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (\UA+3$4  
Right & rt) const YGj3W.eH  
  { Rt[zZv  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3k J8Wn  
} dDAI fe2y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 VQQtxHTC3  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 `T gwa  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 dBKceL v  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ;%j1'VI  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ^\z.E?v%  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? <{"]&bl  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: El}."}l&  
,(6U3W*bu  
template < class Action > l<]@5"wN  
class picker : public Action 9,4Lb]  
  { JIl<4 %A  
public : *hP9d;-Ar  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %$)[qa3  
  // all the operator overloaded c<`Z[EY(t  
} ; -Tw96 dv  
#Tjv(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。 %)Pn<! L  
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: B|~tW21  
{q[l4_  
template < typename Right > `Eijy3>h  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ez*9*]O*+  
  { /WlpRf%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !8Rsz:7^-  
} *h`%u8/{  
X5|<qu  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @C]Q;>^|  
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。 *<PQp   
$R'  
template < typename T >   struct picker_maker cZ@z]LY.g  
  { Q!%4Iq%jr  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "t-u=aDl-.  
} ; bF#*cH  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]pZxbs&Vb  
  { |6%B2I&c  
typedef picker < T > result; FY^[?lj  
} ; k}5Sz  
r+}5;fQJ  
下面总的结构就有了: 7gLN7_2  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 1e 8J-Nkj  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Hl,.6 >F?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;^9Ao>(?y  
至此链式操作完美实现。 @A_bZQ@  
HAHv^  
O>Vb7`z0<  
七. 问题3 qP"+SVqC  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 lG\6z"K  
U#I 8Rd I,  
template < typename T1, typename T2 > 2;Ij~~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7q>Y)*V  
  { xQ[~ c1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ionFPc].  
} J YA  
tevB2'3^  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: (v11;kdJB  
XYJ7k7zc+Y  
template < typename T1, typename T2 > Y:GSjq  
struct result_2  q q%\  
  { <oweLRt  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; I7b_dJD;*  
} ; [Yo3=(7J  
'W!N1W@  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ?;s}GpEY:  
这个差事就留给了holder自己。 OLThi[Yn  
    cQ= "3M)~r  
%\5 wHT+)  
template < int Order > MIblx  
class holder; ' }G! D  
template <> sFd"VRAV~E  
class holder < 1 > vdwh59W  
  { ^ :%"Z&  
public : i%1ny`Q  
template < typename T > LaI(  
  struct result_1 Y<~N x~w{  
  { "A_,Ga  
  typedef T & result; jwm2ZJW  
} ; wz!a;]agg  
template < typename T1, typename T2 > /i$-ws-  
  struct result_2 3=6`'PKRQ  
  { t`PA85.|d  
  typedef T1 & result; Jr0D:  
} ; ?vHow$  
template < typename T > RYU(z;+0p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G8c 8`~t  
  { d>ltL`xn  
  return (T & )r; {fkW0VB;  
} t;[L-|^  
template < typename T1, typename T2 > Vb${Oy+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const pEUbP,3M:  
  { A=Au>"nAA  
  return (T1 & )r1; Y2&>;ym!  
} $"P9I-\m  
} ; ,vfi]_PK  
$=>(7 =l_  
template <> "AN2K  
class holder < 2 > 3t  
  { >Ab>"!/'K  
public : L nQm2uF  
template < typename T > oY!nM%z/  
  struct result_1 @"BvyS,p  
  { goYRA_%cX  
  typedef T & result; ?klV;+  
} ; +Eil:Jz  
template < typename T1, typename T2 > l0c ws`V  
  struct result_2 @@L@r6  
  { ahagt9[,:F  
  typedef T2 & result; W"9?D  
} ; cY+vnQm  
template < typename T > 1}#(4tw)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \;0J6LBc  
  { q 6Q;9,  
  return (T & )r; GarPnb  
} SvUC8y  
template < typename T1, typename T2 > 9>qc1z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const az7<@vSXi  
  { O.7Q* ^_  
  return (T2 & )r2; >n,RBl  
} 9/$D&tRN  
} ; $y !k)"k  
\>0F{-cR$  
(k?,+jnR  
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> >。 8l|v#^v  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: vkE[Ur>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8i!~w 7z  
V1R=`  
return l(i, j) = r(i, j); "65@8xt==  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8fpaY{]  
?>lvV+3^`  
  return ( int & )i; w7Nb+/,sg  
  return ( int & )j; F^ kH"u[  
最后执行i = j; *#j+,q!X  
可见,参数被正确的选择了。 ]JQk,<l5E  
J~z;sTR  
HjTK/x'_'L  
;EP]A3  
nV I\Or[  
八. 中期总结 }a@ZFk_>  
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: ZVotIQ/Q'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3=9yR* *  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 jyF0asb  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'tK5s>gv<  
/#J)EH4p  
h'wOslyFa  
jqHg'Fq  
~:ddTv?F  
8:,E=swe  
九. 简化 P/._ tQu6  
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。 d>:(>@wz  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 m3]|I(]`Xe  
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: P[PBoRd2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 c_xtwdkL9  
  +-*/&|^等 7G}vQO  
2. 返回引用。 ' >[KVvm  
  =,各种复合赋值等 q4vu r>m6  
3. 返回固定类型。 6~\z]LZ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,-Fhb~u  
4. 原样返回。 #=R)s0j"  
  operator, 06 gE;iT  
5. 返回解引用的类型。 GP ;c$pC  
  operator*(单目) vTYI ez`g  
6. 返回地址。 Ky`rf}cI>  
  operator&(单目) DG1  >T  
7. 下表访问返回类型。 Y4`MgP8t  
  operator[] l5S (x Q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 NtMK+y  
  operator<<和operator>> N)A?*s'v~  
/_E:sI9(  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 !o &+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6\4n y0  
-i|qk`Y  
template < typename Left > Fa^5.p  
struct value_return v,r}q1.E}  
  { 8%JxXtWW`  
template < typename T > )'\Jp 7*3  
  struct result_1 CFqoD l  
  { 5bFE;Y;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &$  F0  
} ; YE&"IH]lF  
=25q Y"Mf  
template < typename T1, typename T2 > zfL$z,zgf  
  struct result_2 ]CH@ T9d5V  
  { 4NbX! "0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +V1EqC*  
} ; m_~ p G  
} ; 0.O pgv2K  
;OmmXygl  
9}`O*A=KC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait OYC4iI  
'Z'X`_  
下面我们来剥离functor中的operator() ?AP2Opsl  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2.}<VivT  
wq_c^Ioy  
return l(t) op r(t) 7Upm  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~j 3B'  
return op l(t) Vj4 if@Z  
return op l(t1, t2) wQ!~c2a<8  
return l(t) op )V JAs|  
return l(t1, t2) op *jGB/ y  
return l(t)[r(t)] :q~qRRmjBe  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <qZXpQ#  
]l+Bg;F#V  
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: (U2G"  
单目: return f(l(t), r(t)); [ar:zl V8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "Na9Xea  
双目: return f(l(t)); CB_(9T72H  
return f(l(t1, t2)); t2p/NIn  
下面就是f的实现,以operator/为例 84 b;G4K  
Yc=y  Vh  
struct meta_divide S n.I ]:l  
  { dVVeH\o  
template < typename T1, typename T2 > _|DP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &Xe r#6~  
  { I.R3?+tZ  
  return t1 / t2; =G}_PRn  
} 'e3y|  
} ; `m3@mJ!>\  
*IGxa  
这个工作可以让宏来做: n8[sR;r5f  
{9;~xxTo  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ au"HIyi?k  
template < typename T1, typename T2 > \ huvg'Y t  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ><LIOFqsS  
以后可以直接用 -J[zJ4z #  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) n ^n' lgUT  
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 (n"  )  
(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。。。) ]~WP;o  
vR,HCI  
7;CeQx/W)W  
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 ?jqZeO#W7  
FVY,CeA.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > + A0@# :B  
class unary_op : public Rettype + W@r p#  
  { <g*rTqT'  
    Left l; =v:_N.Fh-c  
public : Ub3,x~V  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Vaha--QB  
w-B\AK?}  
template < typename T > 7[D0n7B@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /;OJ=x3i  
      { "VT5WFj  
      return FuncType::execute(l(t)); 1'aS2vB9  
    } .z[+sy_  
{_q2kk  
    template < typename T1, typename T2 > #jZ:Ex  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @J r  
      { dtF6IdAf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3\4Cg()  
    } J&3;6I &  
} ; Ce:R p?  
_eO]awsA  
spl*[ d  
同样还可以申明一个binary_op |HG%o 3E]  
htF&VeIte  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :lE7v~!Z  
class binary_op : public Rettype rW`F|F%  
  { Z(<ul<?r  
    Left l; D>|:f-Z6Z  
Right r; 5vpf;  
public : ;zCHEz  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <5X@r#Lz  
#zy%B  
template < typename T > .Z^g 7 *s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t%TZu>(1O  
      { c^bA]l^a  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ScTqnY$v  
    } \;?\@vo<  
JNu- z:J  
    template < typename T1, typename T2 > r]E$uq bR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %b*%'#iK  
      { c8'8DM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1z`,*eD7  
    } A]J^{h0 k  
} ; n;=A'g|Q  
]u,~/Gy  
7&QVw(:)M  
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 ;?[~]"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 E??%)q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) c[YjGx  
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。 j~{2fd<>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! N0piL6Js  
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。。。 dL\8^L  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &Ch)SD  
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) U\ L"\N7  
下面是修改过的unary_op H|Nw)*.  
6+FON$8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $W?XxgkB?  
class unary_op n>4S P_[E7  
  { f8 ja Mn9o  
Left l; Y; w]u_  
  47RYpd  
public : _R<HC  
O)Qz$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} m=9 N^_  
J4vKfxEg  
template < typename T > F[u%t34'  
  struct result_1 [1*/lt|+p  
  { mQs$7t[>t  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ig<p(G.;}  
} ; NM@An2  
/RM-+D:Y  
template < typename T1, typename T2 > 9qDGxW '1  
  struct result_2 2FzS_\":I  
  { PR?clg=z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f 99PwE(=  
} ; uE j6A  
BcLt95;.\  
template < typename T1, typename T2 > 'EV  *-_k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^rwSbM$  
  { Bs?F*,zDJ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _|ib@Xbin  
} / yi:Q0  
S=p u  
template < typename T > m;f?}z_\$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ts<dUO  
  { Td*Oljj._U  
  return OpClass::execute(lt(t)); Q ~JKKq  
} ok[=1gA#h  
L_"(A #H:  
} ; q-%KfZ@(|  
`HG19_Z  
Lc<xgN+cJ  
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 *t{c}Y&@  
好啦,现在才真正完美了。 %J7mZB9  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]t)M}^w  
JjLyV`DJ  
template < typename Right > G*i#\   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /}`/i(k  
  { 4>VZk^%b#  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); F.pHL)37  
} >B/&V|E  
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。 t!~YO'<dS  
gkML .u  
)]>G,.9C}  
h Yc{ 9$  
'$h @  
十. bind I"32[?0 (;  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ;Z1U@2./  
先来分析一下一段例子 ]Wd`GI  
mERrcYY{  
r@[VY g~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0*Km}?;0-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 E)Qh]:<2v  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ccn`f]5w  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 _lPl)8k  
我们来写个简单的。 qIGu#zXW  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: m/hi~. D9  
对于函数对象类的版本: ~26s7S}  
AIl$qPKj&  
template < typename Func > vbA7I<;  
struct functor_trait qSoBj&6y  
  { >[XOMKgQ](  
typedef typename Func::result_type result_type; Krr?`n  
} ; "T{~,'T  
对于无参数函数的版本: a\&(Ua  
9U7Mu;4  
template < typename Ret > #OD@q;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]~\SR0  
  { F8S~wW=\w  
typedef Ret result_type; +(<n |~  
} ; 20/P M9  
对于单参数函数的版本: c3zT(FgO>N  
}+{*, z  
template < typename Ret, typename V1 > * >GIk`!wM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > q: Bt]2x  
  { EtR@sJ<  
typedef Ret result_type; K=m9H=IX~T  
} ; ]Z.<c$  
对于双参数函数的版本: iM?I /\  
}_a +X  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +EST58  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "[Qb'9/Jc  
  { .#=j <&  
typedef Ret result_type; }\`(m\2xo  
} ; 2fkIdy#n@  
等等。。。 (#j2P0B  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy O1x0[sy  
']d!?>C@o  
template < typename Func > U`bC>sCp  
struct func_return )Lc<;=w'9  
  { <qbZG}u  
template < typename T > -+3be(u  
  struct result_1 vQ-i xh  
  { ~K5Cr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Bs+c2R  
} ; F=oHl@  
T!u'V'Ei2  
template < typename T1, typename T2 > a. h?4+^bN  
  struct result_2 fKL'/?LD]  
  { GXOFk7>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Bii6Z@kS  
} ; w1wXTt  
} ; _MM   
Z |2E b*  
y#b;uDY  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 wrH7 pd  
!"g=&Uy&  
template < typename Func, typename aPicker > a`7%A H)  
class binder_1 jg~_'4f#  
  { 7d3 'CQQ4  
Func fn; -1Djo:y  
aPicker pk; s{yJ:WncI  
public : ^Vag1 (hdq  
%lXbCE:[  
template < typename T > .W!tveX8-  
  struct result_1 >HE,'  
  { @q,)fBZq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; N1PECLS?  
} ; ?K0U3V$s  
fk+1#7{  
template < typename T1, typename T2 > $v FrUv  
  struct result_2 hO#HvW  
  { doLkrEm&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !]yQ1@)*'  
} ;  G]b8]3^  
i#k-)N _$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *]5z^> q;7  
x7f:F.  
template < typename T > G OpjRA@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o"RJ.w:dn  
  { 9x(}F<L  
  return fn(pk(t)); m`'=)x|  
} [KMS<4t'  
template < typename T1, typename T2 > [G\o+D?2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N*f^Z#B]  
  {  *. 8JP  
  return fn(pk(t1, t2)); 3g;T?E  
} }S,-uggz  
} ; c -w0  
9<v}LeX  
E[UO5X  
一目了然不是么? >&1um5K  
最后实现bind dsK/6yu  
^T{8uJ'kn  
sYW[O"oNi  
template < typename Func, typename aPicker > Y xJ`-6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) bK<}0Ja[  
  { b~j~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %[XY67A3I  
} -1CEr_(P^  
WO@H*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 {S *!B  
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。 _jmkl B  
#d% vT!Bz~  
十一. phoenix *0~M  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: HUkerV  
y@`~9$  
for_each(v.begin(), v.end(), *> KHRR<N  
( r4?b0&Xq  
do_ JpmB;aL#%  
[ 61Bhm:O5W  
  cout << _1 <<   " , " 7@IFp~6<qK  
] s^cc@C  
.while_( -- _1), +zsZNJ(U  
cout << var( " \n " ) ~:EW>Fq%i  
) f;wc{qy  
); YjLe(+ WQ  
Y208b?=9w  
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: o%`npi1y  
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 LwOJ |jA(,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 l E^*t`+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: qo_]ZKL44  
ue6d~8&  
EZib1g&:R/  
template < typename Cond, typename Actor > kaQ2A  
class do_while 2xn<E>]  
  { <uD qYT$6  
Cond cd; .oR3Q/|k]  
Actor act; 6Y7H|>g)  
public : v"RiPHLT  
template < typename T > w<t,j~ Pr#  
  struct result_1 j[XYj6*d  
  { P+Z\3re  
  typedef int result_type; 1,`H:%z%  
} ; =Ndli>x}1  
XdsJwn F  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #s2B%X  
R#qI( V  
template < typename T > .X `C^z]+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~HmxEk9  
  { }Hy ~i  
  do >uy%-aXiVa  
    { 8!zb F<W9  
  act(t); -(IC~   
  } {DBIonY];  
  while (cd(t)); </s,pe79B  
  return   0 ; >"("*3AO  
} f=`33m5  
} ; kus}W  J  
64U6C*w+  
=;{^" #r\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /P+q}L %  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 |J3NR`-R  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 X:=c5*0e  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 6 h'&6  
下面就是产生这个functor的类: "!L kp2\  
G7-!`-Nk  
@-"R$HOT  
template < typename Actor > s@!$='|  
class do_while_actor WRpyr  
  { Acu@[ I^  
Actor act; n%$ &=-Fk  
public : kMxjS^fr  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _x %1F  
Q~Ea8UT. #  
template < typename Cond > 9DE)S)e8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; y=H@6$2EQ  
} ; l [%lE  
h-mTj3p-K  
JP'= UZ'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 A3+6 #?:;  
最后,是那个do_ ,rO[mNk9@  
KCtX $XGL  
LE;g 0s  
class do_while_invoker jv&+<j`r  
  { 3QCVgo i\  
public : wk[ wNIu  
template < typename Actor > ^:cRp9l"7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const N"c(e6  
  { FpVV4D  
  return do_while_actor < Actor > (act); 'uC59X4l  
} y0IK,W'&?  
} do_; C}"@RHEu  
UI?=]"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >D _F!_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _gV8aH ZyM  
最后来说说怎么处理break和continue !OE*z $\  
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。 &jf7k <^  
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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