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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda D_N0j{E  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8aqH;|fG}  
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, K/YXLR +  
+C}s"qrb@  
9xN`  
HJi FlL3  
  class filler WaPuJ 5;e  
  { &ggOm  
public : Zg*XbX  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} a'%eyN  
} ; en_W4\7^  
s||c#+j"8  
>"q?P^f/  
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: 'uW&AD p  
Z=m5V(9  
Gw$Y`]ipy  
4wkmgS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); A-eRL`  
!X5LgMw^;  
aBd>.]l?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 qOTo p-  
j5gL 67B  
`Hx JE"/  
_ea|E  8  
二. 战前分析 wX4gyr  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 +h)1NX;o1  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 U]]ON6Y&F  
ae#Qeow`  
X:/7#fcG8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .T1n"TfsGO  
  /* --------------------------------------------- */ K0{ ,*>C  
vector < int *> vp( 10 ); n%ypxY0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -l~+cI\2  
/* --------------------------------------------- */ P8X59^cJ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7<*,O&![|  
/* --------------------------------------------- */ JA$RY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); S-[S?&c`  
  /* --------------------------------------------- */ lt("yqBu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); g5;Ig  
/* --------------------------------------------- */ kxLWk%V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `qV*R 2  
FN<S agj  
_]zH4o<p  
l[6lXR&|  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0m,q3  
1._1, _2是什么? `< 82"cAT{  
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。 q`|rS6  
2._1 = 1是在做什么? 0iV~MQZ(  
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。 Ov#G7a"  
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。 d}2(G2z^  
7fC:' 1]G  
1=_Qj}!1  
三. 动工 489xoP  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: G-TD9OgZ  
p Le[<N  
I_Omv{&u  
n#5S-z1KNw  
template < typename T > F@b=S0}K  
class assignment n}dLfg *  
  { $T6+6<  
T value; )SHB1U25{  
public : ! mZWd'  
assignment( const T & v) : value(v) {} =u`tlN5pOT  
template < typename T2 > wg4Ol*y'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ZUakW3f  
} ; T|2v1Vj  
FEi@MJJ\e  
y7Nd3\v [\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 P7epBWqDP  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment L1kA AR  
mgTzwE_\  
MnP+L'|  
TSH'OW !b  
  class holder X.V4YmZ- ;  
  { #fDM{f0]R  
public : B%WkM\\!^  
template < typename T > lf\^!E:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const G8.nKoHv7x  
  { G0he'BR  
  return assignment < T > (t); ^vJy<  
} A: O"N  
} ; zJ_y"bt  
oS~;>]W  
+OZ\rs  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: HLCI  
hOYP~OR  
  static holder _1; NFPWh3),f  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 lMgPwvs'  
V0G[f}tm'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3pe1"maP  
而不用手动写一个函数对象。 p/HGI)'  
VHG}'r9KC%  
A@eR~Kp ^  
30O7u3Zrb  
四. 问题分析 tF6-@T\6  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 o%OwKp s  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 abp\Ih^b  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "-Pz2QJY  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 P5W58WxT'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 -56gg^Pnr  
Fw8b^ew  
五. 问题1:一致性 ;u=%Vn"2a  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| BDCyeC,Q3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 p*U!94Pb  
@SI,V8i  
struct holder !R![:T\,  
  { WtC&Qyuq  
  // /I:&P Pff  
  template < typename T > YRCOh:W*  
T &   operator ()( const T & r) const RN$>!b/  
  { z3{Cp:Mn  
  return (T & )r; HP\5gLVXY  
} v SY YetL  
} ; 1--Ka& H  
_}cD_$D  
这样的话assignment也必须相应改动: 8~F?%!X  
%LuA:{EVD  
template < typename Left, typename Right > 6`X}Z'4.Ox  
class assignment B=%x#em  
  { 7nsovWp  
Left l; UjMWSPEBy  
Right r; #|T2`uYotf  
public : 0lOR.}]q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xUTTRJ(\  
template < typename T2 > cdN=HM~I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } -e>Z!0  
} ; dK4w$~j{k  
lq mr`\@)  
同时,holder的operator=也需要改动: Ir=G\/A  
+.gj/uy*  
template < typename T > `lrNH]B  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const r]U8WM3r  
  { w&e3#p  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); z6P~HF+&h  
} *m2?fP\  
3"sXN)j  
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。 FF;Fo}no-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 '<>?gE0Cd  
]<K"`q2  
return l(rhs) = r; ~[f`oC  
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。 Er - rm  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7* [  
N( f0,  
template < typename Tp > %j2$ ezud  
class constant_t 3#Iq5vT  
  { YABi`;R]'  
  const Tp t; V9Dq<y-y  
public : 2qQ;U?:q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !N!AO(Z  
template < typename T > )Cat$)I#,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const qj4jM7  
  { w"W;PdH)  
  return t; x&r f]R  
} ?6HnN0A)  
} ; >x6)AH.  
5tk7H2K^<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *!j!o%MB  
下面就可以修改holder的operator=了 J/3$I  
6J">@+  
template < typename T > F%.UpV,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 64vj6 &L  
  { Ktu~%)k%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); a!f71k r  
} %xKZ" #Z#K  
+~=j3U  
同时也要修改assignment的operator() 4P"XT  
itg"dGDk  
template < typename T2 > C XNYWx  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -w f>N:  
现在代码看起来就很一致了。 Z{/GT7 /  
8n:N#4Dh^  
六. 问题2:链式操作 0JKTwLhC  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5m;BL+>YE  
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。 g9=_^^Tg  
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。 \}X[0ct2!  
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。 `sg W0Uf  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Vol}wc  
&C)97E  
template < typename T > i g .  
struct result_1 P s<k2  
  { 5X9Lh_p  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  Pa?{}A  
} ; fsWIz1K  
IVa6?f6H_  
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:  ;]bW  
'&2-{Y [!  
template < typename T > P]OUzI,  
struct   ref LFr$h`_D5  
  { &|#,Bsk"@  
typedef T & reference; TKiYEh  
} ; 0F.S[!I  
template < typename T > <@l j\,  
struct   ref < T &> 6L)7Q0Z  
  { B@#vS=g  
typedef T & reference; N 1.fV-  
} ; >;R7r|^k  
NjPQT9&3h  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: AX Q.E$1g  
I*$-[3/  
template < typename T > d+6q% U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const NqveL<r`  
  { {wgq>cb  
  return l(t) = r(t);  A; *<  
} UJ(UzKq8  
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。 rq Uk_|Xa  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 lL 50PU  
8TK*VOf`  
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 gvD*^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: kP5G}Bp  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 EziGkbpd@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 c=QN!n:  
最后的布局是: -@Urq>^v T  
                Add Qpj[]c5  
              /   \ [LUqF?K&  
            Divide   5 T LF'7ufq  
            /   \ Le{.B@2-"  
          _1     3 Q04 `+Vr  
似乎一切都解决了?不。 qJ<l$Ig  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 wp5H|ctl  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 dV16'  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: .p?SPR  
YU!s;h  
template < typename Right > cSNeWJKA6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 4i5b.b U$  
Right & rt) const |sl^4'Ghc  
  { 0\s&;@xKk  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^,)nuU y  
} bI_MF/r''  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7+IRI|d  
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。 9\T9pjdZE  
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。 M4CC&?6\  
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。 @K}h4Yok  
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。 ^zS;/%  
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? Bu+?N%CBi  
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: @8+v6z  
Ta/ u&t4  
template < class Action > *"4l}&  
class picker : public Action pU[yr'D.r  
  { {`T^&b k  
public : ,nGQVb   
picker( const Action & act) : Action(act) {} TtKKU4yp  
  // all the operator overloaded rkR~%U6V  
} ; 5tzO=gO[  
jA[")RVG  
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。 {,Rlq  
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: JAI.NKB3  
fO .=i1 E}  
template < typename Right > B@VAXmCaoV  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6`bR' 0D  
  { ]*Q,~uV^|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <P6d-+  
} H* +7{;$  
VZ y$0*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {^^LeUd#V  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 yy&L&v'  
K5\l (BB  
template < typename T >   struct picker_maker UO!} 0'  
  { I0=L_&`)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t}?-ao  
} ; bR~5 :A^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  Zy8tI#  
  { 5zkj ;?s  
typedef picker < T > result; ]VE3u_kR  
} ; o~q.j_Sa  
-5|el3%)  
下面总的结构就有了: qDz[=6BF  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ir>+p>s.  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 |F<%gJ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @LDs$"f9=  
至此链式操作完美实现。 " vc4QH$  
qDhZC*"9#D  
X8?@Y@  
七. 问题3 IiE^HgM  
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。 @$ lX%p>  
g jzWW0C  
template < typename T1, typename T2 > :XPat9 3w  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \pTv;(  
  { {XUSw8W'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); rmtCCPF?0  
} [?;L  
9 `q(_\x  
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: R rYNtc  
<F"G~.^ *s  
template < typename T1, typename T2 > f5l\3oL  
struct result_2 [p}~M-$V8Y  
  { csxn" Dz\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .tyV =B:h  
} ; </?ef&  
mH5>50H;  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Ggst s  
这个差事就留给了holder自己。 6d2e WS  
    *.+F]-  
_`0DO4IU  
template < int Order > PMW@xk^<Y  
class holder; 'zT7$ .L  
template <> e7\gd\  
class holder < 1 > p=Le oc1  
  { pF8:?p['z  
public : NWQ7%~#k*  
template < typename T > T4gfQ6#  
  struct result_1 (n jTS+?  
  { BI<9xl]a  
  typedef T & result; F$kiSjh9aJ  
} ; 8}4.x3uw  
template < typename T1, typename T2 > QZa^Cng~  
  struct result_2 aI`d  
  { Yl?s^]SFU  
  typedef T1 & result; d{@'&?tj  
} ; cfg.&P>   
template < typename T > gTB|IcOs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b`^?nD7  
  { 8x7TK2r  
  return (T & )r; qQO*:_ezzk  
} \F\7*=xk  
template < typename T1, typename T2 > $=  2[Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .h4Z\R`  
  { v)nv"o[  
  return (T1 & )r1; g 2'K3e?.%  
} LmJ _$?o  
} ; #UI`+2w  
) =x4+)9  
template <> l[m*csDk"  
class holder < 2 > j \d)#+;  
  { Zy:q)'D=  
public : K V?+9qa,  
template < typename T > @Gw]cm  
  struct result_1 6"}F KRR  
  { EM +! ph  
  typedef T & result; 0b8=94a{>  
} ; /Dt:4{aTOC  
template < typename T1, typename T2 > i.?rom  
  struct result_2 _4#7 ?p  
  { 9Av{>W?  
  typedef T2 & result; b E40^e  
} ; In!^+j  
template < typename T > b].U/=Hs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xXmlHo<D  
  { I69Z'}+qz  
  return (T & )r; /l3Oi@\  
} Gi$\th,  
template < typename T1, typename T2 > KZ^>_K&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wc"~8Ah  
  { }j2t8B^&:  
  return (T2 & )r2; D;+Y0B  
} w T_l>u  
} ; 4 2-T&7k  
-;qK_x  
p-rQ'e  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 [C~N#S[]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ",,.xLI7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Q^l!cL| {  
`022gHYv  
return l(i, j) = r(i, j); _,UYbD\[J}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6U%d3"T  
1<lf o^B  
  return ( int & )i; 2\+N<-(F5  
  return ( int & )j; d.B<1"MQ  
最后执行i = j; '}(Fj2P79  
可见,参数被正确的选择了。 0R(['s:3`  
s- 0Xt<  
9:Bn-3)  
n:s _2h(u  
m c@Z+t'  
八. 中期总结 1Ak0A6E  
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: een62-`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^( 7l!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 rd[mC[ r  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor j>v8i bS(  
{CVZ7tU7]  
C$LRX7Z`o  
F* Yx1vj  
dpt P(H  
ZGCp[2$  
九. 简化 oq1wU@n  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 l-h[I>TW  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^U,C])n  
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: a_b+RMy  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 By}ZHK94I  
  +-*/&|^等 ,,#6SR(n  
2. 返回引用。 78?{;iNv  
  =,各种复合赋值等 L6!Hv{ijn  
3. 返回固定类型。 F4Cq85#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1}ifJ~)5S  
4. 原样返回。 Nr]guC?rE  
  operator, ATmyoN2@>  
5. 返回解引用的类型。 7/BjWU5*  
  operator*(单目) iF.f*3-NJB  
6. 返回地址。 uOKdb6]r6  
  operator&(单目) /!/Pk'p=/  
7. 下表访问返回类型。 \lDh"  
  operator[] 6ZjY-)h  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 I,& gKgh  
  operator<<和operator>> Jiru~Vo+  
HFz;"s3lWM  
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。 BI!EmA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Fy.!amXu  
N"~P$B1 X  
template < typename Left > r(n>N0:0Ls  
struct value_return v6=X]Ji{YA  
  { k>!i _lb  
template < typename T > pB%oFWqK  
  struct result_1 ^HI2Vp  
  { 20J-VN:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; G1ruF8  
} ; k<N5*k8M  
{ W5 _KX  
template < typename T1, typename T2 > R7FI{ A  
  struct result_2 u-V( 2?  
  { _l,-S Qgj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; g^i\7'  
} ; -ni@+Dy  
} ; %)&Tr`   
65RD68a  
g(Oor6Pp  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;MlPP)*k  
; =*=P8&5  
下面我们来剥离functor中的operator() Uhyf  
首先operator里面的代码全是下面的形式: cN\_1  
6W;`}'ap  
return l(t) op r(t) X2Q35.AB  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) qpa}6JVQ+j  
return op l(t) ;~`/rh V\  
return op l(t1, t2) v&f\ Jv7  
return l(t) op Rdj^k^V+a1  
return l(t1, t2) op :."+&gb  
return l(t)[r(t)] E2S#REB4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <l+hcYam  
'?X?'_3  
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: {q;_Dd  
单目: return f(l(t), r(t)); .I^Y[_.G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -Wre4 ^,v  
双目: return f(l(t)); 7.kH="@  
return f(l(t1, t2)); $8[JL \  
下面就是f的实现,以operator/为例 "`a,/h'  
)$*B  
struct meta_divide vP%:\u:{  
  { #9qX:*>h   
template < typename T1, typename T2 > z> N73 u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2Z`Jr/  
  { "tA.`*  
  return t1 / t2; l)EtK&er(}  
} 4>N ig.#   
} ; : ' pK  
W(.svJUgb.  
这个工作可以让宏来做: /}CAd  
*ck'vV'@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ XuU>.T$]c  
template < typename T1, typename T2 > \ xa{.hp?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; lhBAT%U\  
以后可以直接用 D>-Pv-f/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) vrvi] Y8  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 a 5w E{K  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) kpQN>XV#  
OE}c$!@  
?]TtUoY=)F  
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 r -uu`=,  
D<*) ^^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q7mikg=1-  
class unary_op : public Rettype ZA'0 q  
  { -KqMSf&9  
    Left l; 'loko#6  
public : /c7jL4oD  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (^<skx>  
=#&+w[4?&.  
template < typename T > X7MA>j3m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T@n};,SQ  
      { ;YBk.} %  
      return FuncType::execute(l(t)); 9h6siK(F  
    } `vf]C'  
C2DAsSw  
    template < typename T1, typename T2 > 4:kDBV;v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $5Rx>$~+d  
      { B? XK;*])  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); oS_YQOoD  
    } @?t+O'&  
} ; K>-01AGHL  
0rAuK7  
/d$kz&aIV  
同样还可以申明一个binary_op N4WX}  
A 0;ng2&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e_1L J  
class binary_op : public Rettype w3ZO CWJS  
  { 5 <7sVd.  
    Left l; @ xTVX'$  
Right r; wV4MP1c$  
public : Nfmr5MU_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} TEC#owz  
vJb/.)gh]  
template < typename T > j`MK\*qmz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [Z!oVSCZD%  
      { +9# qNkP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "`* >co6r  
    } %e+*&Z',  
F$O$Y[  
    template < typename T1, typename T2 > U.N& ~S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Xl>ZnI];  
      { -L wz T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); w@a|_?  
    } ')(U<5y)  
} ; acj-*I  
VpED9l]y  
[ -R[rF  
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 `SS[[FT$>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >U]KPL[%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) TA~ZN^xI  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 k#8E9/ t@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! GB)< 5I  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 w)/~Gn676  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 aT BFF  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) i\o * =+{r  
下面是修改过的unary_op CH5>u  
1_M}Dc+J  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [4;G^{ bX  
class unary_op 6DC+8I<  
  { =pnQ?2Og  
Left l; x,GLGGi}_x  
  p.x2R,CU  
public : nrbP3sf*  
d$n<^ ~Z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z!l]v.S  
RE08\gNIt  
template < typename T > dl3}\o_  
  struct result_1 n ON]YDg  
  { Cli:;yi&n  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ##OCfCW  
} ; Qp>Z&LvC5  
akWOE}5#  
template < typename T1, typename T2 > Xv 7noq|  
  struct result_2 BUyKiMW49  
  { mR8tW"Z2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yI%q3lB}^  
} ; /.sho\a  
isFxo,R9r  
template < typename T1, typename T2 > 4Wa*Pcj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y'O<*~C(X  
  { 1 r3} V7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $|AasT5w  
} -_Kw3x  
8wn{W_5a  
template < typename T > XaMsIyhI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SU jo%3R  
  { (?"z!dgc  
  return OpClass::execute(lt(t)); B_XX)y%V  
} 6wZ)GLW[  
=RQI5 nHdw  
} ; $\PU Y8  
as[! 9tB]  
F#.ph?W  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug '@HCwEuz  
好啦,现在才真正完美了。 *<X*)A{C  
现在在picker里面就可以这么添加了: |n~,{=  
Mu6DT p~k  
template < typename Right > -]QP#_   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const er3`ITp:dp  
  { <*o V-A  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); //%#?JJV  
} A>_,tt  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Y) l=r^Ap>  
J :KU~`r  
1Afy$It/{  
Ep3I*bQ Y  
,,lR\!>8  
十. bind uJ0Wb$%  
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。 }^^c/w_  
先来分析一下一段例子 flOXV   
R]0`-_T  
F 6C7k9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} XC O8A\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 vb}c)w dp?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 dEW= V"W  
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。 mmy/YP)  
我们来写个简单的。 v7%}ey[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: J|<C;[du>  
对于函数对象类的版本: Np/vPaAk  
;WhRDmT  
template < typename Func > (*AJ6BQWa  
struct functor_trait "{zqXM}:C  
  { ImbA2Gcs  
typedef typename Func::result_type result_type; ;^|):x+O  
} ; 6{yn;D4  
对于无参数函数的版本: _'*(-K5&  
r`< x@,  
template < typename Ret > 8q; aCtei  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %P:|B:\<  
  { [6Sk>j  
typedef Ret result_type; vG\ b `  
} ; @jrxbo;5  
对于单参数函数的版本: ^)C#  
*vq75k$7  
template < typename Ret, typename V1 > 7zIfsb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > eBY/Y6R  
  { y9w,Su2  
typedef Ret result_type; }w8yYI  
} ; zL'S5'<F|  
对于双参数函数的版本: N>1d]DrQR  
[70 5[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1/K1e$r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2<:dA >1  
  { !YZKa-  
typedef Ret result_type; Z'Pe%}3  
} ; #rNc+  
等等。。。 UT[{NltH  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (]PH2<3t  
;' H\s  
template < typename Func > [JV?Mdzu  
struct func_return S\!vDtD@  
  { ]q4(%Q  
template < typename T > VE}r'MBk  
  struct result_1 +;M 5Sp  
  { 0)ZLdF_6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Qqk(,1u  
} ; iSg0X8J)  
Q{an[9To~P  
template < typename T1, typename T2 > T8x8TN"  
  struct result_2 p(K ^Zc  
  { tmoaa!yRnT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; };<?W){!H  
} ; gQJLqs"F  
} ; bbDm6,  
iyXd"O  
<K,X5ctM}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 eZ-fy,E  
@u: `  
template < typename Func, typename aPicker > w~Nat7nD  
class binder_1 Cpy&2o-%v  
  { }X/YMgJ  
Func fn; _6'@#DN  
aPicker pk; 5UG9&:zu'V  
public : =6'bGC%c  
P ?n k>  
template < typename T > gsl_aW!  
  struct result_1 ;%^{Zybh  
  { !hHX8TD^J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0,Ib74N'w  
} ; .yFO] r1aL  
KWAd~8,mk  
template < typename T1, typename T2 > oe0YxSauL  
  struct result_2 Q]3]Z/i  
  { XXA]ukj;r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o=K9\l  
} ; ,np|KoG|M  
5FF28C)>/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} V>GJO(9  
?mSZQF:d@  
template < typename T > K_-m:P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qywl G  
  { -Dy<B  
  return fn(pk(t)); o4Cq  /K  
} WWH<s%C  
template < typename T1, typename T2 > NffKK:HvBB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,v#n\LD`  
  { K<`W>2"  
  return fn(pk(t1, t2)); _Hfpizm  
} 5`gVziS!S  
} ; }V`_ (%Q-e  
7YK6e  
>]C/ Q6  
一目了然不是么? mg@Ol"2  
最后实现bind (@qS  
AE~@F4MK  
dqo-.,=  
template < typename Func, typename aPicker > +v:]#1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :Ea|FAeK8  
  { ;Bj&9DZd  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); a1/+C$ oB  
} k;2.g$)W[c  
\8s:I+[HH  
2个以上参数的bind可以同理实现。 pV;0Hcy  
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。 v?}0h5  
$xq04ejJ  
十一. phoenix OLm@-I*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: n;$u%2t2  
yWE\)]9  
for_each(v.begin(), v.end(), D .LR-Z  
( /!A"[Tyt  
do_ 4[MTEBx  
[ b-#lKW so  
  cout << _1 <<   " , " D6+3f #k6  
] "5O>egt  
.while_( -- _1), CR%h$+dzy  
cout << var( " \n " ) $Bl51Vj N  
) UnYb}rF#%  
); O>a1S*mxP  
ccPWfy_  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: jm@M"b'{  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor D!/ 4u0m  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /h.{g0Xc  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xpo^\E?2  
-1d*zySL  
o?t H[  
template < typename Cond, typename Actor > N:k>V4oE  
class do_while tcsb]/my  
  { gsM^Pu09ud  
Cond cd; |G$-5 7fk  
Actor act; sP eTW*HeR  
public : Ip=QtNW3\  
template < typename T > LL)t)  
  struct result_1 %"fO^KA.h]  
  { q5-i=lw  
  typedef int result_type; @xa$two  
} ; !Ko>   
!G0Mg; ,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} VwZ~ntk  
;in-)`UC!  
template < typename T > :yJ([  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^_DwuY  
  { B@0#*I Rm  
  do ~>lqEa  
    { "VSx?74q  
  act(t); Ak('4j!*}^  
  } [u2t1^#Ol  
  while (cd(t)); {=mGXd`x?l  
  return   0 ; {6:*c  
} s@7hoU-+  
} ; X;GU#8W  
4;CI< &S  
SJMbYjn0J  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3W_7xLA  
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。 cSV&p|  
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。 uL1lB@G@  
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。 5;p|iT  
下面就是产生这个functor的类: S7nx4c2xK~  
q oi21mCn  
X9]} UX  
template < typename Actor > z},\1^[  
class do_while_actor Ddg!1SF  
  { Q~svtN  
Actor act; 1E&S{.  
public : I^![)# FC  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  JJ}DYv  
r hucBm  
template < typename Cond > Og1vD5a  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $ B&Zn Z?  
} ; EA8plQ~GtE  
g)r{LxT#+  
=RRv& "2r  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 t[>UAr1Vt  
最后,是那个do_ U.P1KRY|=  
QSa#}vCp*  
R2-F@_  
class do_while_invoker 3 e1-w$z&S  
  { a EIz,^3  
public : jK*d  
template < typename Actor > 4OgH+<G  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const yF.Gz`yi  
  { Pvi2j&W84  
  return do_while_actor < Actor > (act); *PL&CDu=)  
} ,@?9H ~\  
} do_; rXD:^wUSc  
Fb%?qaLmCv  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? K|-m6!C!7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 GP hhg  
最后来说说怎么处理break和continue l7^^Mnk C  
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。 B; e<.M)e  
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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