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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7 &%#bMnw  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 cF9oo%3  
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, \M0's&1(  
oZl%0Uy?9I  
^\J-LU|"B  
!g=b=YK  
  class filler s&$e}yxVO  
  { Zv-1*hhHf  
public : 0E (G1o'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &0%B3  
} ; Vw`Q:qo0:b  
S0r+Y0J]<  
g:G5'pZf  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: +bJ~S:[  
#,XZ@u+  
_RZ"WA^[  
ZB/1I;l`c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); @qx$b~%  
'}bmDb*  
QF*cdc<  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $}z/BV1I  
Z*h}E  
5tLb o  
m!P<# |V  
二. 战前分析 X6qgApyE  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 `s Pk:cNz~  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 r_ B.b K  
EN}XIa>R  
C-h?#/#?y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Sl<1Rme=w  
  /* --------------------------------------------- */ ue'dI   
vector < int *> vp( 10 ); Qc PU{#6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &%qDi_UD  
/* --------------------------------------------- */ Tm7LaM  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); MEp{&#v|1  
/* --------------------------------------------- */ x7`+T 1IJ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;)P=WS:=  
  /* --------------------------------------------- */ gMkSl8[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C+5X8  
/* --------------------------------------------- */ G#6Z@|kVw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); vX}w_Jj>  
)EKWsGNe/  
f\.y z[  
cx&\oP  
看了之后,我们可以思考一些问题: n4}e!  
1._1, _2是什么? twbxi{8e.  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 8ZM#.yB B  
2._1 = 1是在做什么? GU/-L<g  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 P4eH:0=#  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Q7<VuXy  
U|\ .)h=  
6KXW]a `  
三. 动工 c14d0x{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: u GqeT#dP  
6%>'n?  
o90g;Vog  
v&WK9F\  
template < typename T > 9PV+Kr!c5I  
class assignment k_zn>aR$F  
  { Z2H bAI8  
T value; S7#dyAX8  
public : j|N<6GSke  
assignment( const T & v) : value(v) {} a l6y=;\jZ  
template < typename T2 > [C<K~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } hN]l $Ct  
} ; 5;^1Ab0  
ED" fi$  
=l${p*ABQ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 yG7H>LF?8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^~7Mv^A  
:l1-s]  
fiD,HGx i  
B$x@I\(M  
  class holder i'"#{4I  
  { Rt&5s)O'  
public : y@1QVt04  
template < typename T > .y3E @0a  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Th*}U&  
  { 0chpC)#Q3;  
  return assignment < T > (t); l}/&6hI+d  
} 8TP~=qU  
} ; '` 2MxRP  
vD?D]8.F~Q  
$e--"@[Y  
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: Gau@RX:O  
EJb+yy6  
  static holder _1; |O oczYf  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Yg,b ;H  
ju "?b2f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Hc8He!X*#  
而不用手动写一个函数对象。 dJJq]^|  
^H1m8=  
-o`K/f}d  
QJrXn6`  
四. 问题分析 b7~Jl+m  
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。 Iz. h  
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。 cg17e  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -$0}rfX  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?~t5>PEonv  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !k*B-@F  
_5~|z$GW  
五. 问题1:一致性 K@g ~  
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?| ?*+U[*M  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \/;c^!(<  
J@E]Fl  
struct holder >3KlI  
  { &ZkJ,-  
  // lX"m |W  
  template < typename T > 2y!aXk\#C  
T &   operator ()( const T & r) const ^v cnDi  
  { GA[D@Wy  
  return (T & )r; UI U:^g0  
} <jF&+[*iT  
} ; fKqr$59>  
bPP@  
这样的话assignment也必须相应改动: I *sT*;U  
8Q<Nl=g>'  
template < typename Left, typename Right > R%\3[  
class assignment -Fn/=  
  { '/9j"mIA9$  
Left l; U:n~S  
Right r; CLVT5pj='  
public : _|0#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &dmIv[LU  
template < typename T2 > :.]EM*p?GV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } b+J|yM<`  
} ; z _\L@b  
R+(f~ j'  
同时,holder的operator=也需要改动: 3ej237~F,L  
]GY8f3~|{  
template < typename T > 8Nyz{T[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;nW;M 4{  
  { R3lZ|rxv:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); JQ0Z%;"  
} LTo!DUi`  
U+ ik& R#  
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。 xt pY*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1v.#ndk  
YtSYe%  
return l(rhs) = r; |gP)lR  
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/A&"i[E  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: l9=Ka{$^*  
;w"h n*  
template < typename Tp > bO/r1W  
class constant_t (:`4*xK  
  { JU^Y27  
  const Tp t; n/Fxjf0W  
public : )z@ +|A  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} uKM` umE  
template < typename T > {S9gOg  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const , otXjz  
  { Ji9o0YR  
  return t; $fD%18  
} L%5y@b{AR  
} ; U!o  
f&^}yqmuE  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3MHpP5C  
下面就可以修改holder的operator=了 T5ky:{Y(  
R$ +RTG:E  
template < typename T > ojf6@p_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <5pNFj}0;X  
  { Tr:@Dv.O  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); i*mU<:t  
} m]MR\E5]By  
5Wa)_@qI)`  
同时也要修改assignment的operator() ^ [m-PS(  
\M@IKE  
template < typename T2 > 2 SD Z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &R4?]I  
现在代码看起来就很一致了。 Tb?XKO,  
_$@fCo0  
六. 问题2:链式操作 YQ d($  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 hN=kU9@knC  
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。 NdLe|L?c  
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。 R"O%##Ws  
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。 ]f &]E ~i  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct K3 BWj33  
~< UYJc  
template < typename T > tg#jjXV\0p  
struct result_1 1z&"V}y  
  { 6*S/frE  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *#}=>, v  
} ; \ { QH^  
f~P YK  
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: Khi6z&B  
P}gtJ;  
template < typename T > vjm? X  
struct   ref ,JK0N_=  
  { R+uZi~  
typedef T & reference; 3T]cDVQ_  
} ; We}9'X}  
template < typename T > 44P [P{y  
struct   ref < T &> n5A|Zjk;  
  { M=;csazN  
typedef T & reference; G5t7KI  
} ; %_Lz0L64k  
XZ@+aG_%q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Eb9h9sjv  
i{$P.i/&  
template < typename T > H9TeMY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ",gVo\^  
  { fmv:vs /9  
  return l(t) = r(t); ]$ s)6)kW  
} ]rY9t@  
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。 |-\anby<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2RNee@!JJP  
p2b~k[  
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 <#M1I!R  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Y&=DjKoVh  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 a9NuYYr,h  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <BBzv-?D  
最后的布局是: +0ukLc@  
                Add -wC}JVVcK  
              /   \ w ]T_%mdk  
            Divide   5 |/l] ]+  
            /   \ <$A/ ('  
          _1     3 p.(+L^-=  
似乎一切都解决了?不。 0H +nVR  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Rh"O$K~  
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。 _$IWr)8f  
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: zB+e;x f|  
C,> n  
template < typename Right > 8 NNh8k#6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const D}!YF~  
Right & rt) const D Q={  
  { pwHe&7e#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4>L* 7i  
} #M w70@6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 r]\[G6mE%  
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。 JiXE{(  
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。 P6>C+T1  
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。 qlPIxd  
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。 cL4Go,)w  
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? S m=ln)G=  
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: \^y~w~g?  
AG vhSd7  
template < class Action > vYXhWqL~  
class picker : public Action !WlL RkwO  
  { ~e[qh+  
public : 8b 7I\J`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} qrw*?6mSQ  
  // all the operator overloaded =eW4?9Uq  
} ; *zweZG8:  
K-Pcew^?  
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。 ^2rj);{V  
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: }I}GA:~$%  
[N4N7yF  
template < typename Right > 8o,0='U  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h0~<(3zC  
  { p(GI02|n  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'M?ptu?f  
} "-Ny f  
v4rO 0y=C  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > GGHeC/4  
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。 Iy*Q{H3[  
WixEnsJ  
template < typename T >   struct picker_maker \+U;$.)3  
  { #Cs/.(<  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  Y~^R^J  
} ; $;ny`^8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |p*cI @  
  { X_ Lt{mf  
typedef picker < T > result; d<OdQvW.  
} ; qu $FpOJ  
N&k\X]U  
下面总的结构就有了: n'pJl  
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。 ON!Fk:-  
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。 @ kv~2m  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0;`FS /[(f  
至此链式操作完美实现。 %UooZO  
# 7d vT=  
;IPk+,hpmi  
七. 问题3 ]QHZ [C  
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。 CcV@YST?  
#!TlalV  
template < typename T1, typename T2 > h 1 "#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oIj/V|ByK  
  { tNZZCdB  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <Mo{o2F=  
} 8VG~n?y  
~LF M,@  
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: L* 6<h  
^P [#YO  
template < typename T1, typename T2 > +B+cN[d  
struct result_2 O<>+l*bk  
  { .pl,ujv  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @*6_Rp"@  
} ; o^d|/;  
}NV<k  
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? !]mo.zDSW5  
这个差事就留给了holder自己。 Q9p2.!/C1  
    kMEXgzl  
3ErV" R4"$  
template < int Order > 16z Wm JH  
class holder; 9"B;o  
template <> U~7{q >  
class holder < 1 > lQ [JA[  
  { I) *J,hs1  
public : =:R${F  
template < typename T > dYwEVu6q  
  struct result_1 9~K>c  
  { U/v)6:j)4R  
  typedef T & result; %M^Q{` :5  
} ; Ym -U{a  
template < typename T1, typename T2 >  =/ !A  
  struct result_2 0@u{(m  
  { p!Tac%D+k  
  typedef T1 & result; Ft:_6T%  
} ; :m'(8s8  
template < typename T > T# tFzbr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vu*{+YpH  
  { 7n;a_Z0s$  
  return (T & )r; wc}x [cS  
} =''*'a-P  
template < typename T1, typename T2 > ?"}U?m=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0,__{?!  
  { 'rfs rZ?  
  return (T1 & )r1; BTA2['  
} <X1[j9Qtv0  
} ; Tn3C0  
3XbFg%8YG  
template <> @JP6F[d  
class holder < 2 > #=m:>Q?%z  
  { %A&g-4(  
public : <x$f D37  
template < typename T > C<^S$  
  struct result_1 b3GTsX\2|  
  { &s\,+d0  
  typedef T & result; ^b.fci{1m  
} ; .Z17X_  
template < typename T1, typename T2 > 4h}\Kl  
  struct result_2 IL*MB;0>  
  { J04R,B  
  typedef T2 & result; \naG  
} ; :2{ [f+  
template < typename T > <`A!9+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zrtbk~v8y  
  { j_zy"8Y{  
  return (T & )r; 73nmDZO|  
} {+9t!'   
template < typename T1, typename T2 > "JYWsE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :c[T@[  
  { ,~K4+ t_  
  return (T2 & )r2; HE2t0sAYX  
} /cZcfCW  
} ; AZJ|.mV q  
]InDcE  
|IWm:[H3  
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> >。 \/y&l\ k)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: %+ MYg^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |ew:}e: k<  
kY~yA2*G  
return l(i, j) = r(i, j); L{c\7  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~;wR}s<}(  
<&t[E0mU  
  return ( int & )i; SQw"mO  
  return ( int & )j; K~8!Gh{h]  
最后执行i = j; 1<M~ #  
可见,参数被正确的选择了。 6HVGqx  
z7*mT}Q  
\]L h a  
,#.^2O9-^  
3ZYrNul"  
八. 中期总结 rV I-Yb  
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: m{6 *ae  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5pE@Ww  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Nn5sD3z#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Oo%%f+  
u,@x7a,z  
X=JAyxY  
KH[Oqd  
J8`vk#5  
 qJj5_  
九. 简化 d[ce3':z  
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。 >PygUY d  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 UWBR5  
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: ) .H nK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6rAenK-%  
  +-*/&|^等 Y3luU&'  
2. 返回引用。 w6k^|."  
  =,各种复合赋值等 mw=keY9]  
3. 返回固定类型。 4wwRNu*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?vP }#N!=d  
4. 原样返回。 e(-Vp7vXG  
  operator, 4f,%@s)zn  
5. 返回解引用的类型。 }e,*'mCC*  
  operator*(单目) P-\T BS_O  
6. 返回地址。 }/.b@`Dh;  
  operator&(单目) Y{m1\s/o  
7. 下表访问返回类型。 r P&.`m88n  
  operator[] N5fMMi(O  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 oVnHbvP1X  
  operator<<和operator>> d[KG0E5`  
[i N}W5 m  
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。 k5GJrK+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: eN I6V/\`  
uacVF[9|W  
template < typename Left > , @6_sl  
struct value_return eZRu{`AF*  
  { J,wpY$93  
template < typename T > sX=_|<[  
  struct result_1 :WN*wd  
  { xV5eKV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ljj}X JQ  
} ; locf6%2g~  
e%&/K7I"?  
template < typename T1, typename T2 > qznd '^[  
  struct result_2 ? $X1X`@  
  { 6imQjtI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; e_CgZ  
} ; sZ7BBJX2K  
} ; v!?>90a  
 jQ?6I1o  
I=yy I  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait q\\52 :\  
H9T'{R*FC  
下面我们来剥离functor中的operator() X9n},}bJ"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: cH\.-5NQ  
L [7Aa"R  
return l(t) op r(t) u+vUv~4A6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) IqmoWn3  
return op l(t) 0N*~"j;r#M  
return op l(t1, t2) Yf,U2A\  
return l(t) op Y+#Vz IZw  
return l(t1, t2) op _n_|skG  
return l(t)[r(t)] . [\S=K|/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }Z}4_/E  
|B.tBt^  
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: '>5W`lZ  
单目: return f(l(t), r(t)); $[8GFv  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @phb5  
双目: return f(l(t)); BDT1qiC  
return f(l(t1, t2)); Ucz`^}+  
下面就是f的实现,以operator/为例 PWThm ooP  
iOzY8M+N(  
struct meta_divide L+y90 T6?  
  { C e1^S[  
template < typename T1, typename T2 > yGtGhP8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =;^#5dpt$  
  { Zo|# ,AdE>  
  return t1 / t2; 3]}wZY0  
} Kr|9??`0E  
} ; Zb=H\#T  
pElAY3  
这个工作可以让宏来做: OfGMeN6  
p+ bT{:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ =h9&`iwiu  
template < typename T1, typename T2 > \ ns,qj} #  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =E''$b?Em  
以后可以直接用 aI:G(C?jm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) H[&X${ap  
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 vEIDf{  
(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。。。) ;y"q uJ'O  
A296 f(  
VdV18-ea  
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 >|22%YVX  
UFy"hJchO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t1)Qa(#]  
class unary_op : public Rettype D|p`~(  
  { 2-*zevPiG=  
    Left l; Jx8?x#}  
public : ~4fjFo&_\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y^-faL7*\  
Cj x(Z]  
template < typename T > NiQ_0Y}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2'zYrdem  
      { +5:oW~ ;  
      return FuncType::execute(l(t)); yY$:zc"J  
    } yH0BNz8V  
hI{M?LQd  
    template < typename T1, typename T2 > -mlBr63Bj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .Bu?=+O~  
      { ({}JvSn1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); eS/4gM7%  
    } z\fmwI  
} ; - W5ml @  
 k_;+z  
xu _:  
同样还可以申明一个binary_op prx)Cfv  
Z2,[-8,Kx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [80L|?, *  
class binary_op : public Rettype ,dM}B-  
  { ,Mp/Y>f  
    Left l; mPy=,xYyC  
Right r; G92Ya^`  
public : JC6Bs`=s~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O*dN+o  
s6|Ev IVM  
template < typename T > _S[@d^cY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 451TTqc  
      { hqA6%Y^k  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); t`6R)'  
    } V uqJ&U.-  
z+>FKAF  
    template < typename T1, typename T2 > b3z {FP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9K\A4F}  
      { Qb}1tn)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); G:HPd.ay  
    } JlZU31Xws  
} ; %4/>7 aB]Y  
_{fh/{b1  
<lj;}@qQ<  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 j~d<n_   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 jU~ ! *]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y3 vDKZ  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 +O 2H":$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9#CE m &c  
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。。。 }6;v`1Hr  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Z9MT, "  
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) f,ajo   
下面是修改过的unary_op l cHqg  
^Gc#D:zU  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > s%K 9;(RWI  
class unary_op }i7Gv K<[:  
  { y my/`%  
Left l; z3V[ Vi  
  ~@=*JzP?  
public : G(2(-x"+  
vKv!{>,v9Z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} DM3W99PWA  
D\}A{I92F4  
template < typename T > TmZ% ;TN  
  struct result_1 &R\t<X9 n  
  { a9hK8e  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Sl,\  <a  
} ; 7$8YBcZ6  
" Zo<$p3]  
template < typename T1, typename T2 > h/7m.p]  
  struct result_2 Bg"KNg  
  { Z= P]UD  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +}eGCZra  
} ; rq;Xcc  
&R? \q*  
template < typename T1, typename T2 > oDtgB O<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !Nu ~4  
  { Z%]s+V)st  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \OV><|Lkh  
} x]~{#pH@<  
:T62_cFG  
template < typename T > ?pS,?>J f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sEQAC9M  
  { #bz#&vt$  
  return OpClass::execute(lt(t)); jA&ZO>4  
} 3oH.1M/  
T}%8Vlt]  
} ; Qy>n]->%  
N,F mu  
Z2HH&3HA  
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 `Ap<xT0H  
好啦,现在才真正完美了。 MN wMF  
现在在picker里面就可以这么添加了: sp=;i8Y 3  
8.9Z0  
template < typename Right > tVB9kxtE  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const f-lM[\ma_  
  { IY Ilab\TZ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); &!|'EW  
} c7~+ 5  
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。 : MfY8P)  
O] T'\6w  
l :e&w(1H  
7+!4pf  
T1\LS*~!  
十. bind I ,j,H z0  
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。 _Hhf.DmUAH  
先来分析一下一段例子 rD"$,-h  
|@6t"P]@  
:gD=F&V  
int foo( int x, int y) { return x - y;} U3R;'80 f  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "iu9r%l94  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 it Byw1/  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 us/}_r74N*  
我们来写个简单的。 ULqFJ*nla  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Oz3JMZe  
对于函数对象类的版本: U`G  
d) i:-#Q  
template < typename Func > (gdi 2  
struct functor_trait Rm i4ZPb.  
  { .uo9VL<  
typedef typename Func::result_type result_type; S.u1[Yz^  
} ; F$tshe(  
对于无参数函数的版本: Ol%KXq[  
reBAxmt   
template < typename Ret > J>@T'#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9L2]PU v  
  { } D'pyTf[  
typedef Ret result_type; AQx:}PO  
} ; Y@jO#6R  
对于单参数函数的版本: mE|?0mRA %  
XfYMv38(  
template < typename Ret, typename V1 > SauX C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > RgB5'$x}  
  { (hB+DPi  
typedef Ret result_type; })?t:zX#*  
} ; jN[P$} #b`  
对于双参数函数的版本: /AT2<w  
l2Gtw*i_I  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $(3mpQAg  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > tsYBZaH  
  { |^S{vub  
typedef Ret result_type; !HV<2q()  
} ; ZOAHM1ci  
等等。。。 &nKb<o  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy xtWwz}^8]  
CyR1.|!@  
template < typename Func > \LN!k-c  
struct func_return >}"9heF  
  { *VuiEBG  
template < typename T > >/BMA;`  
  struct result_1 AmyZ9r#{  
  { !R`E+G@   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !_yWe  
} ; e&R?9z-*  
S)?V;@p6  
template < typename T1, typename T2 > G!G]*p5  
  struct result_2 lG1\41ZxB  
  { y-.<iq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h4 X=d5qd  
} ; m }J@w~#  
} ; w \U?64  
vtA%^~0  
=._V$:a6o  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~W>3EJghR,  
A$7j B4  
template < typename Func, typename aPicker > ;4%Co)Rw  
class binder_1 eBZ94rA]  
  { s"'ns  
Func fn; Rj'Tu0l  
aPicker pk; (XU( e  
public : Bn4wr  
'{ $7Dbo  
template < typename T > aVE/qXB  
  struct result_1 0x Er`]]U  
  { iaV%*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]jB`"to*}  
} ; z]49dCN  
I(5sKU3<  
template < typename T1, typename T2 > B7 #O>a  
  struct result_2 +jPJv[W  
  { WA?We7m$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _{ Np _ (g  
} ; J4woZ{d  
+~7x+6E  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +I <^w)  
ja-,6*"k  
template < typename T > qlNB\~HCe  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,SF>$ .  
  { H#+2l?D:"  
  return fn(pk(t)); -U BH,U  
} /S #Z.T~~  
template < typename T1, typename T2 > Gf->N `N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l:.q1UV  
  { \dHdL\f  
  return fn(pk(t1, t2)); sJ>JHv  
} .gJv})Vi  
} ; Xt%y>'.  
qydRmi  
P-_2IZiz  
一目了然不是么? _qf$dGqc  
最后实现bind 0 3?7kAI  
'3uN]-A>D  
ul&}'jBr  
template < typename Func, typename aPicker > c D5N'3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) tJa*(%Z?f  
  { \hO}3;*&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); c$n`=NI  
} .5E6 MF  
+v)+ k  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "<$JU@P  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 aInh?-  
ZWb\^N  
十一. phoenix <ht^Ck  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: K&{ruHoKB  
S] R.:T_%  
for_each(v.begin(), v.end(), E5X#9;U8E"  
( !<UdG+iV  
do_ hcT5>w[  
[ ?~9o2[  
  cout << _1 <<   " , " f~R`RBZ]9  
] (Rs|"];?Z  
.while_( -- _1), vPSY 1NC5  
cout << var( " \n " ) WX&0;Kr  
) Ru~;awV?  
); 'h#>@v> }  
cR6Rb[9 N  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: qir8RPW  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ,c&%/"i:w  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 O|mWQp^?q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [+wLy3_  
] ]lN[J  
 l3Wh&*0  
template < typename Cond, typename Actor >  *s%M!YM  
class do_while HXP/2&|JY  
  { G<FB:?|  
Cond cd; iTVepYv4m  
Actor act; C5^9D  
public : v m.%)F#@  
template < typename T > ehV}}1>O  
  struct result_1 {O_`eS  
  { i{7Vh0n3S-  
  typedef int result_type; j-k]|0ea}  
} ; \y0]BH  
G7YBo4v  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [N_)V kpr  
jyFKO[s\X  
template < typename T > m~`f0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4Jk[X>I~  
  { :OD-L)Or  
  do h/NI5   
    { Z!z#+G  
  act(t); V5!mV_EoR@  
  } ;6q`c !p7  
  while (cd(t)); =GL^tAUJ  
  return   0 ; 1$nuh@-ys  
} ] ?k\ qS  
} ; {S"!c.  
|!xqkmX  
OP98sd&T  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). UW],9r/PD@  
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。 4v#A#5+O E  
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。 nyx(0  
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。 blmY=/]  
下面就是产生这个functor的类: VX'G\Zz@h|  
yUX<W'-Hev  
>8EmfjUoc  
template < typename Actor > ;BW-ag \9  
class do_while_actor ,L;%-}#$  
  { G8@LH   
Actor act; X-F:)/$xG  
public : J8@7 5p9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #RWmP$+#=  
Jzj>=jWX@  
template < typename Cond > c{\x< AwO  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; hOr4C4  
} ; <(x!P=NM-  
nzl3<Ar  
:Y[?@/m4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {TC_ 4Y|8  
最后,是那个do_ hEfFMi=a`  
Z#flu Q%V  
ngl8) B  
class do_while_invoker ?dQ#%06mn  
  { ?#J;\^  
public : D)J'xG_<O  
template < typename Actor > f=Kt[|%'e  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 10ZL-7D#m  
  { +5ue) `  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3bR 6Y[  
} otJHcGv  
} do_; 4@"n7/<  
xj. )iegQ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~uweBp~O  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Z]k+dJ[-  
最后来说说怎么处理break和continue vU!<-T#  
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。 V w5@)l*f  
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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