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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda : %U lNk  
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, q@Zeu\T,*#  
nzU0=w}V  
59?$9}ob  
HLh]*tQG  
  class filler lvUWs  
  { 4hn' b[  
public : a!PN`N28  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} } OkK@8?0O  
} ; /EL3Tt  
CZ(fP86e  
=CaSd|   
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: B;Co`o2  
7}tXF  
/8P7L'Rb  
msw=x0{n5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #O7phjzgD  
@j%7tfW  
xI~c~KC  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +.X3&|@k  
p,\(j  
!ed0  
<_4'So>  
二. 战前分析 _ n4C~  
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。 xB}B1H%  
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 S^~ lQ|D  
4>]B8ZxH  
@rr\Jf""z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); hr g'Z5n  
  /* --------------------------------------------- */ BqOMg$<\[  
vector < int *> vp( 10 ); al4X}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); kB-<17  
/* --------------------------------------------- */ m\K1Ex  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `,FhCT5  
/* --------------------------------------------- */ ''.\DC~K  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); QVD^p;b  
  /* --------------------------------------------- */ z~;@Mo"*f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +@\=v}: F  
/* --------------------------------------------- */ K!gocNOf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); t5S!j2E  
KU_""T  
85+w\KuEY  
,6wGdaMR  
看了之后,我们可以思考一些问题: U#4>GO;A  
1._1, _2是什么? a!;K+wL >  
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。 DWU(ld:_  
2._1 = 1是在做什么? yuF\YOA9  
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。 Kq:vTz&<  
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。 '8|joj>G=  
PB@jh}  
M+L0 X$}NZ  
三. 动工 ,){WK|_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &GI'-i  
-nB. .q  
gq+#=!(2  
1xU)nXXb  
template < typename T > H`T}k+e2-N  
class assignment JiiYl&#  
  { /tqe:*  
T value; $XrX(l5  
public : 7nbaR~ZV  
assignment( const T & v) : value(v) {}  e:6mz\J  
template < typename T2 > lq)[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Kp/l2?J"  
} ; {JW_ZJx  
9 NqZ&S  
N\ zUQ J  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 sQT<I]e  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment RIF*9=,S  
<J^94-[CF  
DXfQy6k'  
}kk[lvhJ  
  class holder N!13QI H  
  { p[D,.0SuC  
public : l/bZE.GJ  
template < typename T > K)9f\1\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8*(|uX  
  { oh >0}Gc8  
  return assignment < T > (t); )'`@rq!  
} E}|IU Pm  
} ; 3 n1 > +8  
}/F9(m  
]#J-itO  
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: }yM!o`90  
nkz^^q`5l7  
  static holder _1; %eE 6\f%g  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 t` zPx#])  
q_0,KOGW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a8Z{-=)  
而不用手动写一个函数对象。 $eh>.c'&]  
@Y+9")?  
*g 2N&U  
'_o(I  
四. 问题分析 < #7j~<  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Br"K{g?  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 <7J\8JR&=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]U3@V#*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 A,%NdM;t=5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /3 d6Og  
?,*KAGg%  
五. 问题1:一致性 t8"yAYj  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| CNyV6jb  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 fb|lWEw5h.  
c]/&xRd  
struct holder +v|]RgyW)  
  { w0fFm"A|W  
  // /QVhT  
  template < typename T > IL<@UWs6  
T &   operator ()( const T & r) const :-1 i1d  
  { mbO.Kyfen  
  return (T & )r; RMBPm*H  
} K=;oZYNd  
} ; 9AZpvQ  
Z~ DR,:  
这样的话assignment也必须相应改动: }&IOBYHVDo  
Uj> bWa`  
template < typename Left, typename Right > 'E1m-kJz  
class assignment a &tl@y1  
  { u/X1v-2  
Left l; 0 I[3%Q{  
Right r; Lz}mz-N  
public : T3^(I~03  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} CYN|  
template < typename T2 > Y f;Slps  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } l\~F0Z/O  
} ; EB[B0e 7}  
:<`po4/  
同时,holder的operator=也需要改动: O `a4 ")R  
5U%a$.yr  
template < typename T > TllIs&MCe  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const O\)rp!i  
  { A\~tr   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); T &kr IZw  
} R]Pv=fn  
VeWvSIP,EQ  
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。 G^_fbrZjN  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;bes#|^F  
x<[W9Z'~?9  
return l(rhs) = r; Y%)@)$sK  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 [V.#w|n  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: x8E!Ko](  
^Euqy,8}  
template < typename Tp > _9b;8%? Yf  
class constant_t :/FT>UCL  
  { ##qs{s^ ]  
  const Tp t; p*" H&xA@  
public : E=8$*YUW(g  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %P-z3 0FHp  
template < typename T > d@_|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 63y&MaqSJ  
  { Kv-4VWh  
  return t; eh} {\P  
} ':_1z5  
} ; hha^:,  
w&^_2<a2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0|@* `-:VO  
下面就可以修改holder的operator=了 o-%DL*^5  
FTC,{$  
template < typename T > JO"-"&>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const sc &S0K  
  { fr([g?F%D  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,xsFBNCC  
} )%]`uj>*[  
2/V9Or 52  
同时也要修改assignment的operator() ![4<6/2gy  
) v^;"q"  
template < typename T2 > 8.4+4Vxh   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \*k}RKDwT  
现在代码看起来就很一致了。 W=@]YI  
<hSrx7o  
六. 问题2:链式操作 b6A]/290x  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 mu}T,+9\  
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。 JVeb$_0k  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Ju.B!)uS#  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 WaYT7 :  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +Q6}kbDI  
1Ydym2  
template < typename T > maR5hgWCHe  
struct result_1 ([a[ fi  
  { DKxzk~sOM  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; XK t">W  
} ; tW |K\NL  
Km9Y_`?  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: yYM_  
2dUVHu= +  
template < typename T > YFY$iN~B,  
struct   ref ({_Dg43O'[  
  { O4i5 fVy{  
typedef T & reference; }+Ne)B E  
} ; jLu`DKB  
template < typename T > szx7CP`<8  
struct   ref < T &> W4~:3 Sk  
  { Ot#O];3  
typedef T & reference; `$odxo+  
} ; G 0;5I_D/  
dy%#E2f  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ysz&/ry  
ApxGrCu  
template < typename T > i-`n5,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const R<jt$--H  
  { }+4^ZbX+:  
  return l(t) = r(t); ee|i  
} J` J^C  
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。 %t:pG}A>:C  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1IRlFC  
aOH$}QnS  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Eu^? e  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: U ,wJ8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 s]z-d!G  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {q-<1|xj/J  
最后的布局是: "Wz#<! .r  
                Add . w_oWmD  
              /   \ }+fMYgw  
            Divide   5 R|Lr@k{6+r  
            /   \ 05cyWg9a  
          _1     3 [spJ%AhV  
似乎一切都解决了?不。 L| uoFG{  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 =6sL}$  
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。 Pgg\(D#X`  
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: ub0uxvz  
5}uH;E)4  
template < typename Right > ?4 fXCb]7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const NlS/PWc6(  
Right & rt) const ,#FK3;U  
  { }bxW@(bs  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8 ;C_@  
} L-T3{I,3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 lnk`D(>W  
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。 Gz9w1[t  
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。 5uU.K3G7  
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。 Ikn)XZU^  
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。 [?vn>  
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? 7z=zJ4C  
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: 3. kP,  
gfPht 5  
template < class Action > y.l`NTT] <  
class picker : public Action "#a_--"k9  
  { 1b,,uI_  
public : R\B-cU[,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} nf7l}^/UE  
  // all the operator overloaded lStYfO:<'v  
} ; JQhw>H9&  
"|6#n34  
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。 U?}>A5H  
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: w,t>M_( N  
KAucSd`  
template < typename Right > j JxV)AIY  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const pS3TD"p  
  { 8U5L |Ny.q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \[Dxg`;4  
} IU8/B+hM~  
x! A.**  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >Bj+!)96q  
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。 _djr>C=H"  
oTPPYi[r  
template < typename T >   struct picker_maker 1,tM  
  { f"=1_*eH  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pt rQ~m-  
} ; 5jTBPct   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8%dE$smH  
  { me+F0:L  
typedef picker < T > result; y3]7^+k  
} ; )L*6xTa~  
@o[C Xrz  
下面总的结构就有了: /a?*Ap5"  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 l 4zl|6%  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 \m3;<A/3n  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 L@"1d.k_  
至此链式操作完美实现。 0<8p G:BQ  
+$hqwNh@Z@  
5w\>Whbd  
七. 问题3 ;<JyA3i^V,  
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。 nty^De%  
1@j0kTJ~m  
template < typename T1, typename T2 > c Bl F  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =,/08Cs  
  { D{]t50a.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~JJuM  
} GvL)SVv?  
_k0 X)N+li  
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: q"|,HpQ  
t4a/\{/#9|  
template < typename T1, typename T2 > #+v Iq?  
struct result_2 RJo"yB$1e6  
  { SIBNU3;DL  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; bOt6q/f  
} ; 1<y|,  
eVobs2s  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? C6=P(%y  
这个差事就留给了holder自己。 _Ra$"j  
    Vt {uG  
H8V${&!ho  
template < int Order > _%M5 T  
class holder; 9!u=q5+E  
template <> |a(%a43fC  
class holder < 1 > wF +9Iu  
  { tFY;q##z  
public : >IL[eiiPG  
template < typename T > ,X[l C\1a  
  struct result_1 Z'P>sV  
  { |mSFa8G@  
  typedef T & result; /kl41gx  
} ; gD"]uj<  
template < typename T1, typename T2 > \GL!x 7s1A  
  struct result_2 ;b(*Bh<  
  { l (EDe  
  typedef T1 & result; vo9DmW  
} ; %_rdO(   
template < typename T > @l7~Zn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gEVN;G'B<=  
  { b h%@Lo  
  return (T & )r; 7~2b4"&  
} )575JY `6K  
template < typename T1, typename T2 > i?.7o*w8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I Xm}WTgF!  
  { y;)j  
  return (T1 & )r1; wUGSM"~ |  
} mgIB8D+6  
} ; 7QXA*.' F  
j-e gsKR  
template <> u!=9.3  
class holder < 2 > O "jX|5  
  { U*G8 }W  
public : BO#XQ,  
template < typename T > ~i)m(65:  
  struct result_1 |i)7j G<  
  { LciSQ R!  
  typedef T & result; 3ErW3Ac Ou  
} ; I<v1S  
template < typename T1, typename T2 > mE`O G8  
  struct result_2 ?#OGH`ZvkI  
  { AY{-Hf&  
  typedef T2 & result; 9~bl  
} ; PGaB U3  
template < typename T > zYCrfr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :[;]6;  
  { F/MzrK\':m  
  return (T & )r; &+@~;p 5F  
} f`zH#{u  
template < typename T1, typename T2 >  Q.3oDq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q&zEa0^rG6  
  { ^6tcB* #A  
  return (T2 & )r2; l98.Hb7  
} huMNt6P[  
} ; fOE8{O^W  
L/2{}l>D  
So&an !  
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> >。 zh5$$*\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: J^}w,r *=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: o5!"dxR  
K4]42#  
return l(i, j) = r(i, j); qH3<,s*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L*;XjacI]  
pF)}<<C  
  return ( int & )i; e(;1XqLM  
  return ( int & )j; z:RclDm  
最后执行i = j; +~gqP k  
可见,参数被正确的选择了。 :lF[k`S T  
_cz&f%qr  
f.V1  
wYZ"fusT  
%9D$N  
八. 中期总结 eBZa 9X$  
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: cY%[UK$l  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 c\X0*GX  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 s0,\[rM  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *?;<buJb?  
OYcf+p"<\  
JfJUOaL  
+-b:XeHSZ  
fZoV\a6Kj  
Dj=OUo[[d  
九. 简化 2h<{~;  
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。 .rfufx9Sw  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {fkW0VB;  
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: Q o}&2m  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e-$ U .cx  
  +-*/&|^等 %+PWcCmn  
2. 返回引用。 J. ]~J|K  
  =,各种复合赋值等 : K%{?y  
3. 返回固定类型。 9fk@C/$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #[.vfG  
4. 原样返回。 'qGKS:8  
  operator, Y2&>;ym!  
5. 返回解引用的类型。 )&G uZ  
  operator*(单目) h/h`?vWu  
6. 返回地址。 DP2 ^(d<  
  operator&(单目) m$T?~o o  
7. 下表访问返回类型。 it=4cHT  
  operator[] }*WNrS">S  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 E)eRi"a46  
  operator<<和operator>> '4gi*8Y  
YkRv~bc1]  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 }E=:k&IDPB  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: D`nW9i7  
Yg 8AMi  
template < typename Left > 2ckAJcpEb/  
struct value_return d/Q}I[J.u  
  { v 4@=>L  
template < typename T > 1<hj3  
  struct result_1 8&15k A  
  { . &dh7` l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2o0.ttBAqZ  
} ; 0\ G`AO;D  
V=<OV]0  
template < typename T1, typename T2 > Pn)^mt  
  struct result_2 ^;J@]&[ ~  
  { l0c ws`V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3"2 8=)o  
} ; 5):2;hk  
} ; l_ycYD$ZA  
O34'c_ fZ  
AJ'YkSg  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -4P2 2  
_pu G?p  
下面我们来剥离functor中的operator() = > .EDL.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: a6K1-SR^6)  
"=l<%em  
return l(t) op r(t) P;%4Imq3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7aH E:Dnwp  
return op l(t) liEb(<$a  
return op l(t1, t2) DlB"o.  
return l(t) op hZ0p /Bdv  
return l(t1, t2) op FA 1E`AdU  
return l(t)[r(t)] LOY+^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] U#oe8(?#  
R} nY8zE  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: qXPT1%+)y  
单目: return f(l(t), r(t)); zz ^2/l  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "0pH@_8o{  
双目: return f(l(t)); B_FfXFQm<  
return f(l(t1, t2)); K&(}5`H0=  
下面就是f的实现,以operator/为例 "y R56`=  
9/$D&tRN  
struct meta_divide wAHW@q9CK  
  { .r9-^01mG  
template < typename T1, typename T2 > :tP:X+?O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %N\pfZ2\  
  { m?;aTSa  
  return t1 / t2; 4l! ^"=rh  
} 7 4rmxjiN  
} ; h1 \)_jxA  
3}::"X  
这个工作可以让宏来做: wH&Rjn  
_vA\j  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ '</  
template < typename T1, typename T2 > \ Jhbkp?Zli  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; OtuOT=%  
以后可以直接用 H-%)r&"vn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <UJgl{ -  
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 'T54k  
(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。。。) Y21,!$4gb  
Q1qf'u  
ZoJ:4uo N`  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 f o])=KM  
g`KVF"8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Lu&2^USTO  
class unary_op : public Rettype ^FSUK  
  { ]JQk,<l5E  
    Left l; Zf<M14iM  
public : wAE ,mw  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} m ys5B}  
=re1xR!E5  
template < typename T > YH`/;H=$G/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mq$mB1$3u  
      { CFJ F}aW  
      return FuncType::execute(l(t)); zn5  
    } x1)G!i  
O`e0r%SJ  
    template < typename T1, typename T2 > oD,f5Ci-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A3%s5`vNvH  
      { >'#G$f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $rf4h]&<  
    } dbGW`_zQ4  
} ; ]E90q/s@c  
84[T!cDk  
T2# W=P  
同样还可以申明一个binary_op %-@`|  
(j-[m\wF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L{$ZL&  
class binary_op : public Rettype >b;fhdd:4  
  { E^S[8=  
    Left l; jnFCt CB  
Right r; {N+N4*  
public : Vm]ltiTVk  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P>%\pCJ])  
S5ka;g  
template < typename T > Xz5 aTJ&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gP.Q_/V  
      { T{M~*5$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2U,O e9  
    } G.K3'^_  
<Gzy*1 Q&  
    template < typename T1, typename T2 > m`UNdFS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z~o*$tF/  
      { )AOD~T4s7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !Y_"q^5GG'  
    } TDg#O!DUF  
} ; }~dXz?{p8  
' >[KVvm  
Mn+;3qo{6  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 UD [S>{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 mg)lr&-b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1E!0N`E  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 .:,RoK1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! lpkg( J#&  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 0j%@P[zQ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ZjLzS]\a  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) LH.. 8nfl  
下面是修改过的unary_op e47JLW&b  
le`&VdE^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )F 6#n&2  
class unary_op N m-{$U  
  { VY8 p[`  
Left l; z^9Yoqog  
  MJ[#Gq\0R  
public : th8f  
b3e:F{n ^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y4`MgP8t  
NLM ]KT  
template < typename T > ay#cW.,  
  struct result_1 _)Uw-vhQiT  
  { NtMK+y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ws5x53K  
} ; &NV[)6!  
(5?5? <  
template < typename T1, typename T2 > Okca6=2"  
  struct result_2 .EVy?-   
  { ,-A8;DW]^J  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -i|qk`Y  
} ; >%+ "-bY  
]aq!@rDX  
template < typename T1, typename T2 > |E!()j=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IXt2R~b  
  { 9"2.2li5$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~u1ox_v`%(  
} V ?3>hQtB  
a_I!2w<I  
template < typename T > _lb ^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ME~ga,|K  
  { &V1N a1`  
  return OpClass::execute(lt(t)); S{j|("W"[  
} evPr~_  
a>`\^>G4  
} ; [8.ufpZ  
WZ5[tZf  
Mw7!w-1+  
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 +Tc4+q!  
好啦,现在才真正完美了。 "5e~19  
现在在picker里面就可以这么添加了: >]Hz-2b  
?*E Y~'I  
template < typename Right > *=dFTd"#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /ee:GjUkB  
  { > ZkcL7t9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4cL NPl<  
} bv0B  
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。 -@i)2J_WP  
6BVV2j)zl:  
.%`|vGF  
)7=B]{B_  
P]T(I/\g  
十. bind (w]w 2&Y D  
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。 FQB)rxP  
先来分析一下一段例子 BDxrSq,H  
2F^ %d9`  
C<fWDLwYqV  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;_K+b,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %f\{ ]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 GmtMA|  
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。 2.}<VivT  
我们来写个简单的。 `3kE$h#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]R}#3(]1  
对于函数对象类的版本: Ri4_zb  
UT [7 J  
template < typename Func > m\7-/e2 a  
struct functor_trait #h ;j2  
  { E!Hq%L!/  
typedef typename Func::result_type result_type; xq =+M!V  
} ; F/ 2@%,2n  
对于无参数函数的版本: hSaS2RLF  
9:A>a3KOH  
template < typename Ret > 1O45M/5\o  
struct functor_trait < Ret ( * )() > I!jSAc{  
  { M ! gX4  
typedef Ret result_type; mc|T}B  
} ; "$+naY{w  
对于单参数函数的版本: '0X!_w6W  
Ql%7wrK  
template < typename Ret, typename V1 > F^_d8=67h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > n<8$_?-  
  { mLk@&WxG  
typedef Ret result_type; H#k"[eZ  
} ; 9 f-T>}  
对于双参数函数的版本: f1=BBQY >  
x `PIJE  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > J[YA1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > v6oPAqj,r  
  { riZFcVsB  
typedef Ret result_type; :tdx:  
} ; VbM5]UT/  
等等。。。 /}2 bsiJT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0NfO|l7P  
zJI/j _~W  
template < typename Func > ,.]e~O4R  
struct func_return Y:^ =jV7  
  { !W^2?pqN  
template < typename T > _4o2AS:j  
  struct result_1 kR^7Z7+#*  
  { Y@KZ:0<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nX5*pTfjL3  
} ; &Xe r#6~  
jCW>=1:JGY  
template < typename T1, typename T2 > (&PamsV*8  
  struct result_2 'nP'MA9b;a  
  { ^K@r!)We  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6\ux;lksn*  
} ; vc6UA%/f  
} ; )g:UH Ns  
*IGxa  
=d~]*[8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 x@DXW(  
eno*JK  
template < typename Func, typename aPicker > {,IWjt &>  
class binder_1 ?MKf=! w  
  { P)1@HDN==  
Func fn; 2@08 V|  
aPicker pk; tyP-J4J  
public : f*XF"@ZQV  
\2_>$:UoV  
template < typename T > edGV[=]F  
  struct result_1 TzPx4L6?  
  { j`,;J[Zd`h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; H xb{bF  
} ; C>v    
W{ eu_  
template < typename T1, typename T2 > E|97zc  
  struct result_2 P|h<|Gcp  
  { OOl{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Da-F(^E  
} ; IL.Jx:(0  
m6 hA,li  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >-X& /i  
?jqZeO#W7  
template < typename T > 32~Tf,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e"r}I!.  
  { /lr RbZ  
  return fn(pk(t)); KG>.7xVWV7  
} !Q.c8GRUQ  
template < typename T1, typename T2 > V.y+u7<3}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^{6Y7T]  
  { FT|*~_@  
  return fn(pk(t1, t2)); iM8hGQ`  
} zNE!m:s  
} ; /4_}wi\  
*N>Qj-KAM_  
=7e8N&-nv  
一目了然不是么? ,<EmuEw |  
最后实现bind H5&>Eny  
"3\RJ?eW:S  
/2FX"I[0V%  
template < typename Func, typename aPicker > am%qlN<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 44%H? ,d  
  { "VT5WFj  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); P*aD2("Z  
} 7]nPWz1%*  
{q}: w{x9u  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3M%EK2,  
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。 ]m4LY.SQ  
*r-Bt1  
十一. phoenix } \823 U %  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: an5Ss@<4AA  
4aV3x&6X  
for_each(v.begin(), v.end(), Bs##3{ylu  
( AP@xZ%;K  
do_ N.64aL|1  
[ aNq Vs|H  
  cout << _1 <<   " , " RLKO0 #  
] J&3;6I &  
.while_( -- _1), mceSUKI;L  
cout << var( " \n " ) Ce:R p?  
) aLsGden|  
); Ev^Xs6 }"  
^k_!+8"q{  
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: k&~vVx  
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 s &.Z;X  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 4k#B5^iJ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: " Y%\qw/wq  
&Mc mA  
_Jp_TvP>  
template < typename Cond, typename Actor > qHKZ5w  
class do_while ItRGq  
  { 'R'>`?Nh  
Cond cd; 4U6{E#  
Actor act; RtIc:ym  
public : 9723f1&Vd  
template < typename T > {>+$u"*  
  struct result_1 %kcg#p+tE  
  { RU{}qPs?  
  typedef int result_type; 1B1d>V$*  
} ; RF;N]A?*  
B "qG-ci  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5=?&q 'i  
?DRC! 9o^  
template < typename T > ] !A;-m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K[ \z'9Q  
  { hV,3xrm?P  
  do xJ"KR:CD>  
    { }!d}febk_  
  act(t); xO.7cSqgw  
  } djSN{>S  
  while (cd(t)); Olno9_'  
  return   0 ; "~[Rwh?  
} - a=yi d  
} ; %bimcRX#W  
y^nR=Q]_  
sbs"26IE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). xv*mK1e  
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。 gRFC n6Q  
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。 iM9563v  
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。 V\G>e{  
下面就是产生这个functor的类: T+[e6/|  
=CVw0'yZ  
ko:I.6-K  
template < typename Actor > va<+)b\  
class do_while_actor $` oA$E3  
  { QB.7n&u  
Actor act; ]u,~/Gy  
public : /Mk)H d  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} YL. z|{\e  
y H'\<bT  
template < typename Cond > ~"wD4Ue  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; nY8UJy}<oL  
} ; J~}UG]j n  
|4c==7.  
e56#Qb@$\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ((5zwD  
最后,是那个do_ XgbGC*dQ  
wiGwN  
]lo1Kw  
class do_while_invoker |HA7 C  
  { KF'M4P  
public : Qnw$=L:  
template < typename Actor > J)G3Kq5>:b  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const y8 Nb 8m  
  { L!p|RKz9X  
  return do_while_actor < Actor > (act); s +GF- kJ*  
} C:K\-P9  
} do_; N:<O  
Y]lqtre*Y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? D=\|teA&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vq s~a7E-P  
最后来说说怎么处理break和continue ,,J3 h  
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。 C1/jA>XW  
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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