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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda KH7]`CU  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 CvW((<?  
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,  LJ))  
e.+)0)A-  
<It7s1O  
cg.e(@(  
  class filler $SXxAS1  
  { I5A^/=bf&  
public : ;!}SgzSH}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} v;Dcq  
} ; Z:hrrq9  
NQJqS?^W&M  
:6/OU9f/R  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: #R8l"]fxr?  
J*Hn/m  
5:d2q<x:{  
5{a( +'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); v(h Xk]S  
 =s]{  
`Y;gMrp  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \k=Qq(=  
:U q]~e  
_e_%U<\4  
t4*A+"~j  
二. 战前分析 %MJ7u}  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 0q>lW &J  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 r8%,xA&  
C6M/$_l&a  
lnWi E}F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {?y7'  
  /* --------------------------------------------- */ QL2y,?Mz7  
vector < int *> vp( 10 ); B|=maz:_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); X-,y[ )  
/* --------------------------------------------- */ LwPM7S~ *  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /vDF<HVzm  
/* --------------------------------------------- */ 55LF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1hyah.i]Y  
  /* --------------------------------------------- */ mv.I.EL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); RG3G},Q   
/* --------------------------------------------- */ Q $0%~`t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); bW^QH-t  
HdUW(FZ  
KL  mB  
BznA)EK?@  
看了之后,我们可以思考一些问题: ebe@.ZVSi  
1._1, _2是什么? --YUiNhh  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 /A.i5=k  
2._1 = 1是在做什么? /&:9VMMj  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 UMwMXmZNJ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 .4W>9 8  
P i!r}m  
6a7iLQA  
三. 动工 bMZn7c  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: g <4M!gi  
Sc$wR{W<:  
i{ @'\}{L  
+i#sS19h  
template < typename T > /7@2Qc2  
class assignment 8 ysK VF  
  { Ww&- `.  
T value; VQ<i$ I  
public : nj0AO0  
assignment( const T & v) : value(v) {} k3 [h'.ps  
template < typename T2 > }!<cph  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } w a<C*o  
} ; qetP93N_*  
fsc~$^.~\  
ENWB|@B  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 wV&f|JO0+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +7< >x-+  
]MLLr'6?  
NND=Z xl  
!K3cf]2UD  
  class holder -,A5^>}%,Y  
  { m'(;uR`  
public : j~S!!Z ]  
template < typename T > KBRg95E~]l  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #K1BJ#KUt  
  { *\:_o5o%[T  
  return assignment < T > (t); eQVPxt2N  
} 5[2.5/  
} ; 50GYL5)q  
O;e8ft '|  
e_k _ ty`  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: FT/5 _1i  
JX/4=..  
  static holder _1; _#D\*0J  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 LL[#b2CKa  
EY&C [=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C$td{tM  
而不用手动写一个函数对象。 7;}3{z  
#G  +  
-Bo~"q  
TflS@Z7C  
四. 问题分析 9g &Ch9-/  
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。 W+f&%En  
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。 @ZkAul0@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 IO!1|JMr6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )=E~CpKV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 a5}44/%  
9^QYuf3O  
五. 问题1:一致性 wvmg)4,  
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?| dXcPWbrU4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 b;J0'o^G|  
.)@tXH=}+  
struct holder RQpIBsj  
  { 2WPF{y%/  
  // QPe9s[Y  
  template < typename T > ]fADaw-R  
T &   operator ()( const T & r) const {eswe  
  { _:g GD8  
  return (T & )r; : \:~y9X0  
} Wz-3?EQ  
} ; ]opW; |{e  
!0OD(XT  
这样的话assignment也必须相应改动: Cl9SPz  
RZ|HwYG  
template < typename Left, typename Right > 14r Vb2^  
class assignment .:Bwa  
  { EID)o[<  
Left l; <p^*Ydx  
Right r; nGv23R(?G  
public : B)"#/@!bHH  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6L8tz 8  
template < typename T2 > mS:j$$]u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5]H))}9>d  
} ; l$-=Pqb  
YBtq0c  
同时,holder的operator=也需要改动: "y~muE:.  
"$W|/vD+  
template < typename T > f3zfRhkIk  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const c}IX"  
  { G9i&#)nWr  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $m:2&lU3  
} &Mhv XHI  
[ZKtbPHb  
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。 GX7 eRqz>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 d=t}T6.|  
sb}K%-  
return l(rhs) = r; h0F0d^W.  
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。 P /c Q1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Zk/' \(5  
*(d6Z#  
template < typename Tp > s%N`  
class constant_t d2C[wQF  
  { }fJ:wku  
  const Tp t; ~KAp\!,  
public : Y ]~ HAv '  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8! H8[J  
template < typename T > @ ],6SKbG6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :BL'>V   
  { <JL\?)}n  
  return t; s- ,=e  
} ]pOYVf *$  
} ; C#U< k0R  
Lp:Nw4_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 nDHHYp  
下面就可以修改holder的operator=了 H.YIv50E  
p}YI#f in/  
template < typename T > #Mj$o;SX  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const | rE!  
  { n|70x5Z?}J  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Q7~'![(a  
} @<D'-mMt  
tt6. jo  
同时也要修改assignment的operator() UAsF0&]  
MAE7A"l a  
template < typename T2 > ; x:k-s2-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6R1wn&8  
现在代码看起来就很一致了。 ku/\16E/k  
(dzH3_U  
六. 问题2:链式操作 wr$cK'5ZL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 k^H0b\hYY  
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。 ydwK!j0y  
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。 '1W!xQ}E  
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。 IajD;V  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct MV"E?}0  
@sc8}"J]#  
template < typename T > <i\UMrD]`:  
struct result_1 k{gl^  
  { 42rj6m\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; e[x?6He,$  
} ; A Gv!c($  
0+T*$=?  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: K\RWC4  
J+ Jt4  
template < typename T > #4vV%S   
struct   ref `Y\gSUhzS  
  { J[ e}  
typedef T & reference; PD6MyW05%9  
} ; ; cGv] A+  
template < typename T > U91 &|  
struct   ref < T &> Uc_jQ4e_  
  { B#FHf Z  
typedef T & reference; 9#v-2QY  
} ; f ,tW_g  
\hs/D+MCk  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ppAmN0=G  
oR*ztM  
template < typename T > iuiAK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @ SU8\:(U  
  { ?qju DD  
  return l(t) = r(t); d{er |$E?  
} B4`2.yRis  
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。 qBT_! )h   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;tJWOm  
:]vA 2  
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 JZ`>|<W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8O,? |c=>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "hL9f=w  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {DU"]c/S  
最后的布局是: ^#]c0  
                Add ?nQ_w0j  
              /   \ _b>F#nD,'%  
            Divide   5 *i@sUM?K  
            /   \ ,Z^Ca15z  
          _1     3 2zz,(RA  
似乎一切都解决了?不。 ? m&IF<b  
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。 :.Y|I[\E%  
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。 dVa!.q_3  
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: DhZ:#mM{  
e"]"F{Q  
template < typename Right > &=YSM.G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Yl $X3wi  
Right & rt) const m;dm|4L^  
  { %B@ !  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >^dyQyK  
} Z+ixRch@-s  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 v2d<o[[C  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ?-pi,O~(p  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 BWWq4mdb{  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 zG_p"Z7,  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 _}D%iJg#  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? grr'd+_e  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: aS el* L  
aYqm0HCT  
template < class Action > l09Fn>wa  
class picker : public Action "u_i[[y  
  { jAXR`D  
public : cv2]*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5UE409Gn'  
  // all the operator overloaded <$%ql'=  
} ; 9z:K1  
T .kyV|  
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。 kB o;h.[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: N#4N?BBP"  
]nQ+nH  
template < typename Right > X/l;s  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const o+NMA (  
  { Q $]YD pCM  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y,Jh@n';|  
} k0L] R5W  
_pW_G1U  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Av o|v>  
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。 M i]I:ka  
(?vK_{  
template < typename T >   struct picker_maker 8!&nKy<Y  
  { C6|(ktt  
typedef picker < constant_t < T >   > result; uVGa(4u}  
} ; xRlYr# %  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > B@ {&<  
  { ,of]J|  
typedef picker < T > result; 3V?817&6z  
} ; ) V36t{  
1]T|6N?  
下面总的结构就有了: {6h|6.S2  
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。 e'34Pw!m  
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。 Pe}PH I  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 yY Y Nu`  
至此链式操作完美实现。 L;S}s, 2x  
qy ,"X)^#  
kx:jI^  
七. 问题3 ?R|th Z  
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。 /4*WDiH  
#jBN?Z#  
template < typename T1, typename T2 > :=*}htP4C  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KVN"XqE4  
  { [[WF0q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); X P;Bhz3j  
} Mu{BUtkzG  
w~|1Wd<v  
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: u`_*g^5q"  
pISp*&  
template < typename T1, typename T2 > M(enRs3`O  
struct result_2 L2fZ{bgy  
  { )T1iN(Z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }^Gd4[(,g  
} ; 8YX)0i'  
3-C\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? E =AVrv5T  
这个差事就留给了holder自己。 jZd}O C<  
    'N\&<dT>  
 Qqc]aVRF  
template < int Order > ^2S# Uk  
class holder; RNWX.g)b  
template <> ?qmp_2:WU  
class holder < 1 > _'!kuE,*1  
  { :U'Cor H  
public : e)@3m.  
template < typename T > X:EEPGE  
  struct result_1 7C7>y/uS  
  { Q9c)k{QZ  
  typedef T & result; #H~_K}Ks  
} ; O,s.D,S  
template < typename T1, typename T2 > P|xG\3@Z  
  struct result_2 F PR`tE  
  { UV AJxqz%}  
  typedef T1 & result; %d2!\x%bG  
} ; BI/&dKM  
template < typename T > W2]TRO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @0NJ{  
  {  |yKud  
  return (T & )r; o ehaQ#e  
} 1/;o  
template < typename T1, typename T2 > TTZe$>f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O=}g 4c  
  { tU@zhGb  
  return (T1 & )r1; j}f[W [2  
} Udgqkl  
} ; lG:kAtx4  
I :l01W;  
template <> 8e&p\%1  
class holder < 2 > UzG[:ic%  
  { 3n]79+w@z  
public : w0lT%CPx  
template < typename T > `@Oa lg  
  struct result_1 HrM$NRhu  
  { 33Az$GXFsq  
  typedef T & result; I G ~`i I  
} ; ZDt?j   
template < typename T1, typename T2 > Bc5+ss  
  struct result_2 li oc`C:  
  { i|WQ0fD  
  typedef T2 & result; 5's~>up&  
} ; >''U  
template < typename T > |nUl\WRd\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q v*7K@  
  { jgv`>o%<W  
  return (T & )r; nz]&a1"&  
} xc @Ss[  
template < typename T1, typename T2 > 8\.b4FNJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const EgjR^A1W2  
  { soRv1)el  
  return (T2 & )r2; Kn`M4 O  
} !69&Ld  
} ; b97w^ah4gJ  
<ABX0U[*  
baV>N[F&  
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> >。 KLWn?`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g4p  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: co8"sz0(U  
ypOLp SYk  
return l(i, j) = r(i, j); kYzKU2T\W  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) >Gml4vGK  
%QmxA 7fW  
  return ( int & )i; i%m"@7.kk  
  return ( int & )j; W !w,f;  
最后执行i = j; ElhRF{R  
可见,参数被正确的选择了。 !>,m&O-x  
"hxN!,DEZ  
Rhc-q|Lz8  
FY{e2~gi  
CC=d I  
八. 中期总结 Mn1Pt|_@!  
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: aT!'}GjL  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 O/s $SX%g  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 d\{>TdyF  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Hb} X-6N  
H %JaZ?(  
K.<.cJE  
i 9<pqQ  
Q_-_^J  
JxE53ev  
九. 简化 y$FW$Ka  
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。 ajR%c2G;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 IJYL 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: !G^L/?z3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 c #-U%qZ  
  +-*/&|^等 M>9-=$7  
2. 返回引用。 tz4 ]qOH8  
  =,各种复合赋值等 ^z1&8k"[^  
3. 返回固定类型。 kft #R#m  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  McH>"`  
4. 原样返回。 3s\.cG?`r  
  operator, 3$.deYa$R  
5. 返回解引用的类型。 0R{dNyh{  
  operator*(单目) ('wY9kvL&  
6. 返回地址。 3vhnwDcK  
  operator&(单目) "k*PA\U  
7. 下表访问返回类型。 g VQjL+_W  
  operator[] CYYkzcc^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `ps)0!L L`  
  operator<<和operator>> u H/w\v_I  
@1.QEyXG  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 SDu#Yt&mhh  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: aRG2@5  
S5~VD?O,  
template < typename Left > -p3Re9  
struct value_return Bj k]ZU0T  
  { fVb-$  
template < typename T > \drqG&wl  
  struct result_1 (py]LBZ  
  { w0w G-R ?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; G'3qzBJ#  
} ; FZ!`B]]le,  
H 0+dV3  
template < typename T1, typename T2 > O+g3X5f+  
  struct result_2 bM8If"  
  { mPI8_5V8]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0/S_e)U  
} ; }ci#>  
} ; 3"o"fl  
s! n<}C  
8} =JKR^cK  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait nF6q7  
5>BK%`  
下面我们来剥离functor中的operator() >2bKSh  
首先operator里面的代码全是下面的形式: PV|uPuz  
^Ge+~o?x  
return l(t) op r(t) j'9"cE5_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) i4^o59}8  
return op l(t) #fT*]NN  
return op l(t1, t2) m[j70jYe  
return l(t) op :Ad &$e g+  
return l(t1, t2) op t#q<n:WeYU  
return l(t)[r(t)] pZ/>[TP(%F  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ': N51kC  
FQ g~l4WX  
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: O_Oj|'bBC  
单目: return f(l(t), r(t)); Cvn#=6V3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ()~pY!)1/  
双目: return f(l(t)); 7 S?4XyU/o  
return f(l(t1, t2)); \[Z?&  
下面就是f的实现,以operator/为例 .e_cgad :  
^]{R.(#z  
struct meta_divide ByCnD  
  { `jwa<N4e@  
template < typename T1, typename T2 > 31/Edd"]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) s kg*  
  { os/vtyP:a  
  return t1 / t2; [IK  )  
} R: l&2k@  
} ; V}\~ugN)y  
`uC@nJ  
这个工作可以让宏来做: Pp )3(T:  
[B+W%g(c-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^tXJj:wtS  
template < typename T1, typename T2 > \ NH+(?TN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 27;ci:5  
以后可以直接用 J~#;<e{\"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) D1__n6g[  
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^3N[lD{  
(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。。。) Fd0 %lnui  
P*cNh43U  
;[fw]P n  
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 ,?L2wl[  
ki85!k=Q2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > % LJs  
class unary_op : public Rettype J>/w5$h5  
  { \Ym5<];E  
    Left l; x g0iN'e'K  
public : ?M[ A7?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} fFc/ d(  
Uw 47LP  
template < typename T > LqA@&H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eut-U/3:#  
      { ztw@Y|<2  
      return FuncType::execute(l(t)); V O3x~E  
    } 8QM(?A  
D:erBMKv,  
    template < typename T1, typename T2 > JU4q zi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^k]XEW{PG  
      { *hw\35%P`?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); b[`Yi1^]%g  
    } B>2tZZko  
} ; -{ H0g]  
;UxP Kpl  
ONe# rKJ_  
同样还可以申明一个binary_op ^k9kJ+x^S2  
K"r*M.P>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X-wf:h?i  
class binary_op : public Rettype 8O38# {[S  
  { kkQVNphc  
    Left l; }I :OsAw  
Right r; XHK70: i  
public : ^/r7@:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m@^1JlH  
DCZ\6WY1G)  
template < typename T > +(h\fm7*-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rYbpih=x  
      { ({q?d[q[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6q{HU]N+  
    } 6Udov pl  
2o'Wy  
    template < typename T1, typename T2 > Z:*76PP,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <N%7|t*eT  
      { #W|'1 OX4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); R=|{n'n$0|  
    } ;1a~pF S  
} ; !1ED~3 /X  
Z /9>  
CO`_^7o9(  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 t]YC"%[S  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0|a(]a}V*j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) '#&os`mQ  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 T3^GCX|!@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! THS.GvT9[  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 |cR;{Z8?_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ` eXaT8  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 'nwx9]q  
下面是修改过的unary_op ~x|F)~:0=  
uH(f$A  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > s{$(*_  
class unary_op D ^x-^6^  
  {  w/kt3Lw  
Left l; I= &stsH  
  .dav8n*  
public : pim!.=vN/U  
#H :7@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ROous4MG  
)/wk ( O+  
template < typename T > K2<9mDn&  
  struct result_1 wbst8 *$  
  { k<" oiCE  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; aP/T<QZ~  
} ; rsy'q(N[  
F 9@h|#an  
template < typename T1, typename T2 > sn)3Z A  
  struct result_2 6=fSE=]DY  
  { EUxGAj$-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ipf =ZD  
} ;  m5r7  
z[3L2U~6  
template < typename T1, typename T2 > +w+} b^4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r_-_a(1R:  
  {  {PVWD7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4/wa+Y+=vt  
} 9;B0Mq py  
<x<"n t  
template < typename T > ;u>DNG|.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J{k79v  
  { -$dXE+&   
  return OpClass::execute(lt(t)); e=+?K5q{P(  
}  7*?}:  
Mw;sLsu  
} ; 2u5|8  
i*@< y/&'  
iT%} $Lu~  
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 G{6;>8h  
好啦,现在才真正完美了。 K5xX)oV  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~1>.A(,=z  
:R~MO&  
template < typename Right > k@z,Iq8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Yj6*NZ*  
  { njWL U!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0Nnsjh  
} G1o3l~x  
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。 lLF-{  
(aH'h1,G  
`0Oh_8"  
"$2 y-|  
n:{qC{D-qS  
十. bind !;KCU^9  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ;,?KI$K  
先来分析一下一段例子 t},/}b  
_t^{a]/H  
j4cwI90=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2(#7[mgPI  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0sfr d  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Yi$vg  
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。 BZ?.D_bu  
我们来写个简单的。 # ?/<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ' <@3i[M  
对于函数对象类的版本: SUU !7Yd|  
Z|lq b=  
template < typename Func > |bO"_U  
struct functor_trait CD~z=vlK-  
  { ~wkj&yVT  
typedef typename Func::result_type result_type; Ljp%CI[i  
} ; % a@>_  
对于无参数函数的版本: w%JTTru  
e,Uo#T6J  
template < typename Ret > =5(>q5Z*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $w);5o  
  { yFtd=AI'E  
typedef Ret result_type; %nV]ibp2)  
} ; Cd>WUw  
对于单参数函数的版本: Q+W1lv8R  
LC'{p  
template < typename Ret, typename V1 > !BOY@$Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %)0*&a 4  
  { R]RZq+2 ^  
typedef Ret result_type; jhb6T ?}  
} ; 3%(N[&LU  
对于双参数函数的版本: $ >u*} X9  
{z")7g ]l  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -bSSP!f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Nw1#M%/!r!  
  { A^y|J ` k|  
typedef Ret result_type; }wHW7SJ  
} ; R' !  
等等。。。 /XzH?n/{R  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,Q HU_jt  
u (em&M  
template < typename Func > 9 mmCp&~Z  
struct func_return ucG@?@JENm  
  { 6 1F(<!  
template < typename T > 93` AWg/T  
  struct result_1 d;>#Sxf  
  { ,^eYlmT>6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \ywXi~+kUv  
} ; iC9 8_o_9  
2 -C!jAfd  
template < typename T1, typename T2 >  wv\w;'  
  struct result_2 L;'"A#Pa  
  { ]y1OFKYv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Vp3ZwS  
} ; h3z{(-~y  
} ; \<y#R~7s  
?MgUY)X  
@jsDq Ln  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8(~K~q[Cr  
`O[};3O&  
template < typename Func, typename aPicker > =1Oj*x@*4  
class binder_1 eFL=G%  
  { xx{PespNt  
Func fn; o'f?YZ$.  
aPicker pk; {:]9Q Tq  
public : e=.njMqW5  
TiO"xMX  
template < typename T > jN6uT &{T  
  struct result_1 ~==>pj  
  { @EnuJe  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; n=c 2K c  
} ; ]jmL]Ny^  
5`gQ~   
template < typename T1, typename T2 > e0T34x'  
  struct result_2 vfE6Ggz  
  { ZRg;/sX]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SVB\  
} ; ~,5gUl?Il  
R)RG[F#   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }5}.lJ:  
=W BTm  
template < typename T > 7zSLAHW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const or';A'k  
  { i5K[>5  
  return fn(pk(t)); #>mr[   
} Qg[/%$x.  
template < typename T1, typename T2 > bS"fkf9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const obNqsyc77R  
  { p|&Yku=  
  return fn(pk(t1, t2)); /5:bvg+  
} g#t[LI9(F[  
} ; }7 c[Q($K  
D IzH`|Y  
b+&% 1C  
一目了然不是么? |qmu _x\  
最后实现bind A#95&kJpy  
i*NH'o/  
Y[K*57fs  
template < typename Func, typename aPicker > fvF?{k>~}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ( 8c9 /7h  
  { +L9Eqll  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); jg\Z;_!W  
} ZfgJ.<<  
N,;5{y1;J  
2个以上参数的bind可以同理实现。 S7L=#+Z  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Ksy -e{n  
j&Wl0  
十一. phoenix  oze&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~?FpU  
Ju :CMkv  
for_each(v.begin(), v.end(), 6DuEL=C  
( [3--(#R\}?  
do_ |>JS!NM I  
[ Wu_kx2h  
  cout << _1 <<   " , " 9)gC6 IiW  
] :"I E  
.while_( -- _1), \8 h;K>=h  
cout << var( " \n " ) eK!V );  
) IuRmEL_Q_  
); [ zEUH:9D  
)_i qAqkS  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ?Vdia:  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 52,m:EhL  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0 SNIYkGE  
那么我们就照着这个思路来实现吧: I{*<4a7q  
,]cD  
Hqn#yInA7~  
template < typename Cond, typename Actor > \,7}mdQSv  
class do_while Tny%7xSx1  
  { p-/|mL  
Cond cd; Ts ^"xlK  
Actor act; P}TI q#  
public : mHBnC&-/  
template < typename T > T<w5vqFDu  
  struct result_1 v!ujj5-$I  
  { yzLpK;  
  typedef int result_type; JMz;BAHT  
} ; 7e#?e+5+A  
yA.4G_|I  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} T|dY 2  
]5$eAYq  
template < typename T > H+ 0$tHi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const isZAoYVu  
  { v(-{=*':  
  do J~1r{5V4{  
    { =UJ:tSr  
  act(t); DJ(q 7W  
  } 3+G@g#MY  
  while (cd(t)); 8$ma;U d  
  return   0 ; h0g:@ae%&  
} $d)ca9  
} ; l:<?{)N`  
@g$Gti  
N%"Y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }`v~I4i  
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。 fbL\?S,w  
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。 (jFGa2{  
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。 YH%'t= <m  
下面就是产生这个functor的类: D[mSmpjE6&  
OVko+X`  
tdSfi<y5I  
template < typename Actor > Ar:*oiU  
class do_while_actor !2'jrJGc  
  { -sjd&)~S[  
Actor act; ( |PAx (  
public : \CXQo4P  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :I:!BXQT$  
4x;/HEb7?  
template < typename Cond >  ?kZTI (  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {FIXc^m'  
} ; %QKRFPYhS  
00SbH$SU  
1}:bqI.<W  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _:-ha?W$;y  
最后,是那个do_ LX@/RAd vz  
'`XX "_k3  
)d$glI+  
class do_while_invoker H N.3  
  { u\LFlX0sO  
public : q|v(Edt|_[  
template < typename Actor > ]"1`+q6i  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const I-WhH>9  
  { &znQ;NH#  
  return do_while_actor < Actor > (act); KA){''>8  
} & M~`:R  
} do_; LF~*^n>  
yfx7{naKC`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? e|p$d:#!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 USVqB\#  
最后来说说怎么处理break和continue P  '>SmQ  
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。 $T`<Qq-r  
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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