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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda pZu2[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,= ;d<O8  
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, UIUCj8QJg  
k{/2vV[`]  
0L "+,  
^K4#_H#"  
  class filler K<HF!YU#I2  
  { Wx;`=9  
public : ;:nO5VFOg  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} SArSi6vF  
} ; Z:l.{3J$  
PYldqY   
MPINxS  
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: -saisH6  
J?\z{ ;qa  
"#T3l^@  
':kj\$U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); uTN mt]  
0jY#,t?>  
mK3U*)A   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7l"N%e  
>&K1+FSmyJ  
bgW=.s  
FcnSO0G%  
二. 战前分析 fqaysy  
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。 o|\0IG(\  
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 3YyB0BMW  
gl/n*s#r_  
PTfy#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eGrC0[SH  
  /* --------------------------------------------- */ (>THN*i  
vector < int *> vp( 10 ); p?OwcMT]M  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); q' };.tv  
/* --------------------------------------------- */ 0ad -4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); S0V%JY;Gv  
/* --------------------------------------------- */ >;S/$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "]}+QK_  
  /* --------------------------------------------- */ gn&jNuGg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6,j6,Q(67  
/* --------------------------------------------- */ $O*rxQ}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5}3Q}o#  
(\ `knsE!  
YKwej@9,  
5b9v`6Kq  
看了之后,我们可以思考一些问题: FL 5u68  
1._1, _2是什么? `A5^D  
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。 5_U3Fs  
2._1 = 1是在做什么? Cj?X+#J/@d  
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。 ,^ MA,"8  
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。 B mq7w,L.  
ag*RQ  
yBKkx@o#z  
三. 动工 >#z*gCO5,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: K8y/U(@|D  
7bioLE  
* iW>i^  
MF/359r)Et  
template < typename T > [xT2c.2__J  
class assignment T"Ph@I<  
  { wrq0fHwM  
T value; V.Pb AN  
public : _K{hq<g  
assignment( const T & v) : value(v) {} *V(TNLIh;  
template < typename T2 > #z{9:o7[-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } J2 _DP  
} ; :. B};;N  
=/MAKi}g  
6y&d\_?Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |V{'W-` |[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,mH2S/<}S  
t E/s|v#O  
w~>V2u_-  
~JY<DW7  
  class holder g:MpN^l  
  { N<ww&GXBX  
public : H XF5fs  
template < typename T > uUb[Dqn  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const z8+3/jLN0B  
  { R iid,n  
  return assignment < T > (t); az3rK4g  
} \3w=')({  
} ; O G#By6O  
`-S6g^Y  
%\-u&  
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: 0hK)/!Y  
6&7#?/Lq  
  static holder _1; SLRQ3<0W_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 w~sr2;rp<  
2F+K(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I0oM\~#  
而不用手动写一个函数对象。 @%@uZqQ4  
a2 fV0d6*l  
hp6S *d  
2w93 ~j  
四. 问题分析 g&;:[&% T]  
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。 Y( n# =  
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。 Hw[u Sv8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <T JUKznO  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 g9I2 e<;o  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 qazM@  
'cJHOd  
五. 问题1:一致性 EI6K0{'&X  
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?| I?@9;0R  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }; !S2+  
n\&[^Q#b|  
struct holder io^^f|  
  { <m"Zk k  
  // 1i:l  
  template < typename T > U#R=y:O?  
T &   operator ()( const T & r) const k2muHKBlk  
  { FS30RP3 `/  
  return (T & )r; d4F3!*@(  
} :Zl@4}  
} ; 8@ck" LUzD  
Im i)YC  
这样的话assignment也必须相应改动: $5T3JOFz  
;muxIr`?  
template < typename Left, typename Right > hSE\RX 9  
class assignment w=I8f}(  
  { Hzh?w!Ow  
Left l; b&X- &F  
Right r; LC)-aw>-  
public : _U;z@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Va>~7  
template < typename T2 > .zO/8y(@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ntE;*F yH  
} ; 3G|n`dj  
gH5E+J_$  
同时,holder的operator=也需要改动: mnswG vY  
W>+\A"  
template < typename T > sA=WU(4^  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const H'Q4IRT  
  { <5 G+(vP  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .^0@^%Wi  
} -t2bHhG  
:it52*3=  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 +]P? ?`,R;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \?A 7{IY  
u*0Ck*pZ  
return l(rhs) = r; /9<zG}:B  
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。 Ha{#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (<!Yw|~  
:G\f(2@  
template < typename Tp > 1:5jUUL8  
class constant_t /iFtW#K+  
  {  oZTKG'  
  const Tp t; 9`eu&n@Z  
public : Y8YNRyc=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }DiMt4!ZC!  
template < typename T > 1 i # .h$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~ {OBRC  
  { U {Xg#UN  
  return t; v8Gm ;~  
} |9c J O@  
} ; ^"N]i`dIF  
bC{1LY0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  >sk vg  
下面就可以修改holder的operator=了 uzjP!qO  
luAmq+  
template < typename T > dV(61C0wn  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &' E(  
  { qBL >C\V +  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5lehASBz  
} ~kM# lh7At  
co^kP##Y  
同时也要修改assignment的operator() CYD&#+o  
ha_&U@w  
template < typename T2 >  vU(2[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } X}Heaqn  
现在代码看起来就很一致了。 4 0as7.q  
P:,@2el  
六. 问题2:链式操作 ^]_[dqd  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 GSck^o2{  
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。 fHK`u'  
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。 kOi@QLdN  
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。 M}Sn$h_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8XFs)1s[  
V?x&.C2Z  
template < typename T > RJ+i~;-  
struct result_1 701ei;   
  { -L=aZPW`M  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $mf Z{  
} ; "_!D b&AH  
 {*!L[)  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: BC|=-^(  
w Q!C9Gp3e  
template < typename T > yb{ud  
struct   ref T\Zf`.mt  
  { n."vCP}O+  
typedef T & reference; /1A3 Sw  
} ; tCZ3n  
template < typename T > {p -q&k&R|  
struct   ref < T &> QnHb*4<  
  { BCy# Td  
typedef T & reference; xw[KP [(  
} ; 9eG{"0)  
U tb"6_   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: T["(wPrt  
L-J 7z+{  
template < typename T > 6k569c{7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const t}$WP&XRG<  
  { @D$^- S6  
  return l(t) = r(t); W@"s~I6  
} E]T>m!6  
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。 k&TZ   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 w +pK=R  
q.xt%`@aA  
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 dXwfOC\\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: OPi><8x  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 z`)i"O]-K_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }q8 |t3  
最后的布局是: T9&-t7:  
                Add FBDRbJ su  
              /   \ Q}/2\Q=)j  
            Divide   5 F6g)2&e{/  
            /   \ |_fmbG  
          _1     3 )(^L *  
似乎一切都解决了?不。 k 5~#_D>  
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。 S_ELZO#7  
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。 cJp:0'd  
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: ZeB"k)FI>  
g3fxf(iY(  
template < typename Right > $-x@P9im  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `=}w(V8pc  
Right & rt) const $_ &Lp\  
  { {nr}C4]o  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l*l?aI  
} G0e]PMeFl  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1]DPy+  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。  ~OdE!!  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 A(j9T,!  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 __B`0t  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ,RA;X  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? -XuRQ_)nG  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: utH/E7^8  
PM(M c]6  
template < class Action > ca@?-)  
class picker : public Action Bz7rf^H`Z  
  { bi01]  
public : %$'YP  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !@.9>"FU  
  // all the operator overloaded DK6^\k][V  
} ; XWuHH;~*L  
&"_5?7_N  
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。 )qbjX{GZ7  
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: :" ta#g'  
d_ [l{  
template < typename Right > AlVB hR`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const k Q Sx65  
  { OrG1Mfx&2%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O7})1|>1  
} vq?aFX9F  
~_XK<}SK  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > KscugX*x  
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。 "ZHA.M]`  
U8||)  +  
template < typename T >   struct picker_maker $2><4~T;|A  
  { 1:.I0x!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; sY%nPf~9q'  
} ; i 6DcLE  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [$x&J6jF.  
  { .)Wqo7/Gx  
typedef picker < T > result; X5Fi , /H  
} ; 79yF {  
w>TlM*3D/  
下面总的结构就有了: (q 0wV3Qv  
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。 'xG:v)(  
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。 =N~*`5|rk  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 VfFXH,j  
至此链式操作完美实现。 S.! n35  
mne?r3d  
pWm==Ds|  
七. 问题3 ?D,8lABkT  
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。 `B%IHr  
q+J;^u"E  
template < typename T1, typename T2 > 3~ptD5@WF  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^C|N  
  { /=i+7^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {gkY:$xnrG  
} Lk>GEi|  
F, 39'<N[  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: {;2Gl$\r  
4?c4GT9(6S  
template < typename T1, typename T2 > g.]S5(  
struct result_2 VJoobu1h  
  { {Y6;/".DM  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; N ,0&xg3  
} ; >s;>"]  
ZR*Dl.GWY  
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? #*zl;h1(  
这个差事就留给了holder自己。 j` 5K7~hv  
    <?E~Qc t  
D>`lN  
template < int Order > ibqJ'@{=e  
class holder; 2l.qINyz  
template <> ~/R bYvyA  
class holder < 1 > mNDd>4%H_  
  { C8bB OC(  
public : i9=*ls^Cx  
template < typename T >  C4.g}q  
  struct result_1 6xT" j)h  
  { &~&nJr  
  typedef T & result; ?Mj@;O9>'  
} ; .?NraydwV  
template < typename T1, typename T2 > 7@u:F?c  
  struct result_2 x:0nK,  
  { [39  
  typedef T1 & result; d#Xt2   
} ; ~^ ^|]s3  
template < typename T >  '.5_L8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T*bBw  
  { +m]Kj3-z@  
  return (T & )r; FI=]K8  
} haoQr)S  
template < typename T1, typename T2 > Sf"]enwB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const oRZ--1oR_  
  { ;cfmMt!QWJ  
  return (T1 & )r1; Re]7G.y  
} svj0;x5  
} ; !W48sZr1&  
-+,3aK<[  
template <> .j l|? o  
class holder < 2 > cwC-)#R']  
  { >21f%Z  
public : & G8tb>q<V  
template < typename T > Nt/#Qu2#br  
  struct result_1 D)){"Q!b  
  { dHJ#xmE!pP  
  typedef T & result; E,$5 V^ 9  
} ; d7i 0'R  
template < typename T1, typename T2 > kr{eC/Q"  
  struct result_2 Fo$'*(i  
  { ;Q8LA",5d  
  typedef T2 & result; -V 'h>K  
} ; DD^iEhG  
template < typename T > P8\bi"iiN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l/:23\  
  { fXfO9{E  
  return (T & )r; )DwHLaLW  
} :I/i"g7<  
template < typename T1, typename T2 > F?*ko,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const KoF_G[m  
  { 04}" n  
  return (T2 & )r2; _=ziw|zI  
} DB>.Uf"  
} ; T(4OPiKu  
e%K oecq  
 PH6NU&H  
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> >。 RM `zxFn  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Yj#4{2A  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \9 5O  
n7*.zI]%&  
return l(i, j) = r(i, j); ML-?#jNa<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) lN,)T%[0-  
,d~6LXr<fM  
  return ( int & )i; b@?pofZ`k  
  return ( int & )j; ZGZ+BOFL  
最后执行i = j; =*Ru 2  
可见,参数被正确的选择了。 Aat-938FP6  
zilM+BZ8  
m%[`NP (  
1?hx/02  
Ubf@"B  
八. 中期总结 ,p7W4;?4  
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: .^aqzA=]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 qOi"3_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ux=0N]lc  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor | l|7[  
Uk@'[_1z  
;[R#:Rk  
2B`#c}PP  
pxgVYr.  
W v4o:_}  
九. 简化 sBV})8]K M  
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。 Lj#K^c Ee  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3Lw&HtH  
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: ObIL  w  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 X^c2  
  +-*/&|^等 y L|'K}  
2. 返回引用。 \;F_QV  
  =,各种复合赋值等 oasEG6OI8  
3. 返回固定类型。 KCc7u8   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) uFl19  
4. 原样返回。 N,F$^ q6  
  operator, .QVZ!  
5. 返回解引用的类型。  SE;Yb'  
  operator*(单目) *%;+3SV  
6. 返回地址。 :,[=g$CT:  
  operator&(单目) {Xw6p  
7. 下表访问返回类型。 E Zh.*u@^r  
  operator[] W< sa6,$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  VsR8|Hn$  
  operator<<和operator>> P<s 0f:".  
6X`i*T$.  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 |jT^[q(z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: guc[du  
mNDz|Ln  
template < typename Left > 6xq/  
struct value_return 9Impp5`/B  
  { qOM"?av  
template < typename T > !wNj;ST*  
  struct result_1 |ryV7VJ8  
  { |'ML )`c[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /t"F Z#  
} ; glo Y@k~  
Oll,;{<O  
template < typename T1, typename T2 > pN?geF~t|  
  struct result_2 {Z!x]}{M  
  { mA2L~=v#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; , tb\^  
} ; O~~WP*N  
} ; g+1&liV  
YggeKN  
.0]\a~x  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (u:^4,Z  
7uq/C#N  
下面我们来剥离functor中的operator() hw9qnSeRy  
首先operator里面的代码全是下面的形式: OPe3p {]  
;%W]b  
return l(t) op r(t) R;l;;dC=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) m]Gxep0%  
return op l(t) {Uj-x -  
return op l(t1, t2) |x#w8=VP-  
return l(t) op !9p;%Ny`  
return l(t1, t2) op [~&yLccN  
return l(t)[r(t)] kfj)`x  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] aP&bW))CI  
k3yA*Ec  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: qSA]61U&  
单目: return f(l(t), r(t)); j0`)mR}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3Z%~WE;I  
双目: return f(l(t)); hb ="J349  
return f(l(t1, t2)); ~;S  
下面就是f的实现,以operator/为例 50jZu'z:  
:}*   
struct meta_divide eEl71  
  { XDQ5qfE|  
template < typename T1, typename T2 > RzOcz=A}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?[VL 2dP0  
  { L'L[Vpx  
  return t1 / t2; {16]8-pe  
} r?2EJE2{V  
} ; h"3Mj*s  
DmtCEKa  
这个工作可以让宏来做: \` U=pZJ  
aDZ,9}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ pt$\pQ  
template < typename T1, typename T2 > \ ?RQ_LA;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; hZ`<ID  
以后可以直接用 H ]z83:Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8yDe{  
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 q,m+W='  
(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。。。) iu.v8I ;<  
\)`OEGdOR\  
K;Fs5|gFU  
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 6m%#cP (6K  
1Eh6ti  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zI,z<-  
class unary_op : public Rettype bY UG4+rD  
  { A9_} RJ9  
    Left l; b[KZJLZ)  
public : G _-JR  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z^!% b  
|i\%> Y,  
template < typename T > %k'>bmJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `Kbf]"4q  
      { $a'}7Q_  
      return FuncType::execute(l(t)); ]{| wU.  
    } #w@V!o  
UQ#t &  
    template < typename T1, typename T2 > `0, G' F  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9? y&/D5O  
      { !nU|3S[b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); P W_"JZ  
    } H1.ktG  
} ; i__f%j`!W  
\q@Co42n\  
6Ts[NXa  
同样还可以申明一个binary_op />n!2'!  
G=/^]E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^r~O*  
class binary_op : public Rettype 5=#2@qp  
  { ]P/i}R:  
    Left l; zY9CoadZ  
Right r; o3$dl`'  
public : {T-=&%||  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -AN5LE9-  
lK_T%1Gz  
template < typename T > ,bzC| AK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3rBID  
      { V :/v r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); m Uy>w  
    } 1~Z   
"U!Vdt2vp  
    template < typename T1, typename T2 > 8<Pi}RH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RN&6z"|jR  
      { } m"':f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); R^B8** N  
    } w75Ro6y  
} ; 0V?7'Em  
^ WF_IH&  
P?^%i  
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 k t'[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *{,}pK2*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) PhAD: A  
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。 5=\^DeM@ H  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |8tKN"QG  
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。。。 0{ _6le]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &@FufpPw/  
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) \H&;.??W  
下面是修改过的unary_op >{l b|Vx  
P_5G'[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > H_,4N_hL  
class unary_op 39MOqVc  
  { * =*\w\ te  
Left l; !1%Sf.`!_  
  [)?9|yY"`  
public : U{qwhz(  
-g:i'e  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .K1wp G[4  
]TJ258P}  
template < typename T > Nv|0Z'M  
  struct result_1 -?l`LbD  
  { C\Z5%2<Z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7nB X@Uo  
} ; B`gH({U  
dd6%3L{cn  
template < typename T1, typename T2 > :wEy""*N0  
  struct result_2 sgnc$x"  
  { &-w.rF@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; < 2fy(9y  
} ; 8)2M%R\THn  
;.<HpDfG_  
template < typename T1, typename T2 > rxs:)# ?A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^x$1Nf  
  { k)[c!\a[i  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6y "]2UgQk  
} e+<|  
p>f ?Rw_  
template < typename T > F>5b[q6~4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M`8c|*G   
  { m=Gb<)Y  
  return OpClass::execute(lt(t)); cnRgzj<ek  
} x <OVtAUB  
yY*(!^S  
} ; gyPwNE  
F\v~2/J5v  
d'H gek{T  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 4?+jvVq  
好啦,现在才真正完美了。 .XVL JJ#  
现在在picker里面就可以这么添加了: xZM4CR9]*C  
P!IXcPKW53  
template < typename Right > HIt9W]koO  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const uHRxV"@}[1  
  { LPZ\T} <l  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ];5Auh 0o  
} KfPgj  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 X<pNc6  
~;YkR'q0_  
\zwm:@lG  
1~},}S]id  
c.5u \ I9"  
十. bind 7Ka4?@bQ  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 &Nw|(z&$  
先来分析一下一段例子 cct/mX2&~  
ie>mOsz  
,rF!o_7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5R%y3::$S  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1C]BaPbL  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (_+ux1h6^  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 `B:hXeI  
我们来写个简单的。 fC[~X[H  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: baL<|& c  
对于函数对象类的版本: M _lLP8W}  
om=kA"&&Q  
template < typename Func > 8<32(D{  
struct functor_trait `s3:Vsv4  
  { YfMs~}h,  
typedef typename Func::result_type result_type; 1'iQlnMO@  
} ; ;O 5Iu  
对于无参数函数的版本: &3x da1H  
[-81s!#mkw  
template < typename Ret > <b\8<mTr  
struct functor_trait < Ret ( * )() > R9D2cu,{  
  { \:'6_K  
typedef Ret result_type; -V[!qI  
} ; .I$+ E  
对于单参数函数的版本: 1CM 8P3  
a<>cbP  
template < typename Ret, typename V1 > 9C7HL;MF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~V?\@R:g  
  { {sj{3Iu  
typedef Ret result_type; '<*%<J{(  
} ; eb6y-TwY  
对于双参数函数的版本: Uyeo0B"  
>IA1 \?(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > V?`|Ha}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u6IM~kk>5  
  { /TIt-c  
typedef Ret result_type; 4cJ/XgX  
} ; o]&P0 b  
等等。。。 "{3|(Qs  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy PL!dkaD^y>  
R yM2 9uD  
template < typename Func > l|vT[X/g  
struct func_return \_i22/Et  
  { lH@goh  
template < typename T > i }Zz[b  
  struct result_1 0tPwhJ  
  { : t75iB=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~x@V"rxGw  
} ; O'.{6H;t  
Qv;b$by3  
template < typename T1, typename T2 > 9}42s+  
  struct result_2 ]@}hyM[D;  
  { 5$X 8|Ve  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6Bexwf<u  
} ; BJLeE}=H  
} ; r?^L/HGc  
9(_n8br1  
g:p` .KuB  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 hw)z]  
osLEH?iKW  
template < typename Func, typename aPicker > |<y1<O>F  
class binder_1 /Bk`3~]E>  
  { jMX|1b  
Func fn; *#@{&Q(Qh  
aPicker pk; $"}*#<Z  
public : =KD[#au6a  
+@7c:CAy(  
template < typename T > i1]}Q$  
  struct result_1 bX5/xf$q  
  { i3Xo6!Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9+.3GRt7  
} ; -$@'@U  
Fta=yH }  
template < typename T1, typename T2 > r?pFc3 ~N  
  struct result_2 TQ[J,  
  { ]XL=S|tIq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F< dhG>E9  
} ; _6YfPk+  
1 .o0"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rTJ;s  
gd]_OY7L  
template < typename T > T$;BZ=_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3#\C!T0y  
  { `>lY$EBG@[  
  return fn(pk(t)); A,7* 52U  
} Y 7?q `  
template < typename T1, typename T2 > bz [?M}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vo~Qo;m  
  { $`lGPi(Jc  
  return fn(pk(t1, t2)); $H/: -v  
} P$@:T[}v  
} ; fN9uSnu  
O>" |5 wj  
bZj5qjl`x  
一目了然不是么? V,?])=Ax  
最后实现bind 'mF&`BN}b  
ZK<c(,oZ^  
u_o] \D~  
template < typename Func, typename aPicker > (I{+ %  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Sg\+al7  
  { |ss4pN0X  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3S%/>)k  
} 9pk-#/ag  
.5A .[ZY)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ="AaC!E,W  
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。 =t|,6Vp  
\(zUI  
十一. phoenix I-Am9\   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _!?a9  
T]\'D&P~D  
for_each(v.begin(), v.end(), ITz+O=I4R]  
( 3,Iu!KB  
do_ wzY{ii  
[ Pv*]AF;9pQ  
  cout << _1 <<   " , " ws$kwSHq  
] Dh<}j3]  
.while_( -- _1), UunZ/A$]m  
cout << var( " \n " ) /8"rCh|m-  
) {GGP8  
); pTH5-l_f ]  
g?u=n`k]\  
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: {.Brh"yC  
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 KvO5-g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #f_.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: hK %FpGYA  
m+x$LkP  
Sj v iH  
template < typename Cond, typename Actor > >^ E*7Bfp  
class do_while ( yB]$  
  { =i},$"Bf*%  
Cond cd; Lx| 0G $  
Actor act; 4MCj*ok<  
public : 0u +_D8G  
template < typename T > _auFt"n  
  struct result_1 t"vkd  
  { 7s Gf_`Z  
  typedef int result_type; (N9g6V  
} ; \4O_@d`A  
$KS!vS7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} z00,Vr^m  
_s}`ohKvD  
template < typename T > 8/lgM'Eux  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zu 7Fq]zD  
  { a.a ,_  
  do >.uIp4@(  
    { :BB=E'293  
  act(t); ((=T E  
  } v^Rw9*w{  
  while (cd(t)); |<MSV KW  
  return   0 ; \p^'[B(O77  
} T9Fe!yVA  
} ; F?qg?1v B|  
gJ^taUE  
*JZlG%z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3^-\=taN<m  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 |OuIQhoE  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 @gw8r[  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 JoD@e[(  
下面就是产生这个functor的类: e%IbM E]x  
?P/73p  
NPDMv |4  
template < typename Actor > F^5\w-gLY  
class do_while_actor b.RFvq5Z  
  { #5iy^?N"w  
Actor act; %D~Mij  
public : [2!C ^ \t  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} FrE#l.)?!  
Mh {>#Gs  
template < typename Cond > #7KR`H  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .hnq>R\  
} ; +=sw&DH  
?# RhHD  
"]OROJGa  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  GInw7  
最后,是那个do_ 5Vai0Qfcu:  
{d.K)8\  
4um^7Ns)7  
class do_while_invoker <~S]jtL.j:  
  { hE<Sm*HU  
public : amQTPNI  
template < typename Actor > ^x_$%8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &(e5*Q  
  { = |2F?  
  return do_while_actor < Actor > (act); Z*-a=u%gl'  
} DO( 3hIj  
} do_; 2\;/mQI2A  
/y6I I$AvM  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ey=}bBx  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |sEuhP\A3  
最后来说说怎么处理break和continue Nr).*]g@~  
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。 Vhr6bu]  
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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