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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda QV?\?9(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *d,SI[c%e  
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, \J1Jn~  
Mb$&~!  
b,SY(Ce~g  
-Tz/ZOJ  
  class filler 1h)I&T"kZ  
  { nnr(\r~  
public : ,&l>^w/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} uV%7|/fD  
} ; 8c~b7F \  
a&y%|Gs^f  
/u#uC(Uwl  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: pLk?<y  
>TtkG|/U-T  
wt)tLMEv  
m\jp$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); meIY00   
L {\B9b2  
$=H\#e)]Ug  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Lww0LH >  
9nd'"$  
seq S*^7  
*K0CUir|  
二. 战前分析 [QL)6Xr  
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。 vT[%*)`  
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 D+"5R5J",  
/4=O^;   
e'7!aysj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #M8"b]oh6  
  /* --------------------------------------------- */ eR5swy&  
vector < int *> vp( 10 ); 2;6p2GNSh  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "CLd_H*)c  
/* --------------------------------------------- */ h^[K= J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Zx`hutCv  
/* --------------------------------------------- */ 5$zC,g*#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); t|%iW%m4  
  /* --------------------------------------------- */ e `_ [+y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); r$.ek\D5  
/* --------------------------------------------- */ k*lrE4::a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); odj|" ZK  
_>&zhw2  
BU])@~$  
qFvtqv2  
看了之后,我们可以思考一些问题: rF 7EO%,  
1._1, _2是什么? )!M:=}."  
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。 }{ 9E~"_[  
2._1 = 1是在做什么? LI(Wu6*Y  
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。 Yo:>m*31  
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。 uZW1 :cx  
 H\)on"  
6K* 7%8Y/G  
三. 动工 2:2rwH }e  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: G~YV6??  
^$yr-p%-  
b/ur!2yr  
Ku&0bXP  
template < typename T > 6C) G  
class assignment +h[$\_y  
  { 5H?`a7q N  
T value; Q0nSOTQ  
public : ~f ){`ZJc  
assignment( const T & v) : value(v) {} Ok O;V6`  
template < typename T2 > Ks!.$y:x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3LX<&."z  
} ; 2<Ub[R  
:^?ZVi59j  
,R*ru*  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .qF@ }dO  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,uuQj]Dac+  
0UlaB sv  
4JP01lq'\  
Dth<hS,2J  
  class holder ^=Up U B  
  { 7uxy<#Ar  
public : l=bB,7gL  
template < typename T > J;'?(xO3\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const sx(yG9  
  { %VSST?aUvX  
  return assignment < T > (t); !]5F2~"v  
} g4%x7#vz0  
} ; &87D.Yy^  
1<fEz  
'{U56^b]  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: YceiP,!4?v  
4$ejJaE  
  static holder _1; _Z5l Nu  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 A-.jv  
[4( TG<I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [#uX{!q'  
而不用手动写一个函数对象。 D='/-3f!F]  
--.:eFE/  
Qh)@-r3  
<@5#  
四. 问题分析 r~TiJ?8I  
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。 hGD7/qTN  
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。 ':F{st>&H  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *1}9`$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "D8x HHb  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,Ea.ts>  
Vx-H W;,  
五. 问题1:一致性 U}7$:hO"dX  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| :NS;y-{^^y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5GT,:0  
56&s'  
struct holder =4+UX*&i?.  
  { XQ,I Ej|  
  // <}N0 y*m  
  template < typename T > b"x;i\Z0%  
T &   operator ()( const T & r) const !tHqF  
  { B>#zrCD  
  return (T & )r; pg*'2AT  
} LDr!d1A  
} ; M _$pqVm  
+;U}SR<  
这样的话assignment也必须相应改动: g|e^}voRM  
44RZk|U1J{  
template < typename Left, typename Right > 7Cp>iWV  
class assignment ANp4yy+  
  { x-CY G?-x  
Left l; JB''Ujyi  
Right r; (= uwx#  
public : !);}zW!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DT n=WGm)  
template < typename T2 > 9BNAj-Xa  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } iN+p>3w^l  
} ; :14O=C  
aSXoYG0\  
同时,holder的operator=也需要改动: z=BX-)  
OQ W#BBet@  
template < typename T > .l !:|Fd  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const u%VO'}Gz  
  { PFUb\AY  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); q,$UKg#i  
} %49@  
XV). cW|.a  
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。 L.l%EcW=,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 QVn!60[lj  
eV1O#FLbi  
return l(rhs) = r; 0f;L!.eP  
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。 !ssE >bDa  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $ 7O[|:Yv  
<MA!?7Z|  
template < typename Tp > b (;"p-^  
class constant_t P}DrUND  
  { ^ylJ_lN&=1  
  const Tp t; A<y3Tc?Q  
public :  ZMg%/C  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *=~ 9?  
template < typename T > +qD4`aI   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const D3;^!ln]D  
  { i3rvD ch  
  return t; Q(oWaG  
} e>uV8!u  
} ; >pG]#Z g  
qI:}3b;T  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 xqmJPbA  
下面就可以修改holder的operator=了 x%vt$dy*8  
F! c%&Z  
template < typename T > yr[iAi"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ds&)0Iwf  
  { wV W+~DJ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0O!%NL[,  
} 42U3>  
xyBe*,u  
同时也要修改assignment的operator() qNC.|R  
csH1X/3ha\  
template < typename T2 > qGl+KI  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } vb5tyY0c  
现在代码看起来就很一致了。 `r+e! o  
v|t^th,  
六. 问题2:链式操作 O`OntYwa>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 u2-%~Rlo  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 r,[vXxMy(;  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 0-l @U{  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 uAK-%Uu?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6H.D `"cj  
p?0 a"5Q  
template < typename T > Lo7R^>  
struct result_1 /LPSI^l!m  
  { fVb&=%e  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; g9GE0DbT`  
} ; ~Jmn?9 3  
 UZmz k  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: py P5^Qv  
!_l W#feR  
template < typename T >  ]c[80F-  
struct   ref 'ZT E"KT  
  { .~ZNlI {K  
typedef T & reference; mBQ6qmK   
} ; 3AX/A+2  
template < typename T > 9oc.`-e\?  
struct   ref < T &> ?Xh=rx_  
  { p`33`25  
typedef T & reference; PO<4rT+B  
} ; &qMSJ  
7!Ym~M=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: WH/r$.&  
*1Nz VV  
template < typename T > .OXvv _?<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const HWVWl~FA  
  { k2 k/v[60  
  return l(t) = r(t); *oZBv4Vh   
} _d %H;<_  
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。 lwQI 9U[O2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5a5 I+* c  
/3'-+bp^=  
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 G/N'8Q)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5s;HF |2x  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^|>vK,q$I  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3~a!h3.f  
最后的布局是: J@p[v3W  
                Add /NMd GKr  
              /   \ BT`D|<  
            Divide   5 i7mT<w>?  
            /   \ `<b 3e(A  
          _1     3 q`"gT;3S  
似乎一切都解决了?不。 qD7# q]  
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。 pRPz1J$58  
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。 y5BNHweaRb  
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: 8iqx*8}  
o_b j@X  
template < typename Right > :&&Ps4\Sq  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const qyp"q{k0  
Right & rt) const w# ,:L)  
  { >9uDY+70I3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hi`\3B  
} R l^ENrv!]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 bn~=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。 M-T&K% /lW  
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。 Nyow:7p  
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。 cqRIi~`  
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。 &N[~+"  
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? 2}b1PMpZG  
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: >m44U 9   
[@uL)*o_#  
template < class Action > _\"7  
class picker : public Action NVcL9"ht*@  
  { %fJ*Ql4M  
public : .Rd@,3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Beiz*2-}a  
  // all the operator overloaded xzz[!yJjG  
} ; azS"*#r6}  
0p*(<8D}  
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。 ]Tx8ImD#)A  
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: R1{ "  
sn}U4=u  
template < typename Right > vd9l1"S  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `~(KbH=]  
  { ;rV0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  [^8*9?i4  
} `.#e4 FBW  
6^if%62l&  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > V[HHP_  
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。 {y`afuiB  
a4 O  
template < typename T >   struct picker_maker b_W0tiyv%  
  { vp[~%~1(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; UqsVqi h(  
} ; z X2BJ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (`<l" @:_*  
  { [NQ`S ~_:  
typedef picker < T > result; >]&LbUW+  
} ; 4%KNHeaN  
k$i76r  
下面总的结构就有了: |9?67-  
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。 ,CA,7Mu:  
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。 5A>W;Q\4  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "m3u}!`3  
至此链式操作完美实现。 H9x xId?3u  
I,_wt+O&j  
?Q]&d!U Cs  
七. 问题3 zq8 z#FN  
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。 Q*^zphT  
A@?2qX^4  
template < typename T1, typename T2 > 0>)('Kv  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;B:'8$j$  
  { kC!7<%(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); B+`m  
} KNic$:i  
A%"mySW  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 38>8{Ma  
f]h99T  
template < typename T1, typename T2 > CTD{!I(  
struct result_2 I'`Q_5s5  
  { d-#MRl$rtK  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; s4@AK48  
} ; :\4?{,@_h  
V#ZF0a]  
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? zEl@jK,{$  
这个差事就留给了holder自己。 (=j]fnH?  
    8;5 UO,`T  
ullq}}  
template < int Order > cZe,l1$  
class holder; S"!nM]2L  
template <> >dUnk)7  
class holder < 1 > JY"<b6C^  
  { _W@q%L>  
public : 0mF3Vs`-Q  
template < typename T > IMmoq={ (z  
  struct result_1 d?$FAy'o5  
  { _Su? VxU  
  typedef T & result; XTG*56IzL  
} ; pa~.[cBI  
template < typename T1, typename T2 > B+ud-M0  
  struct result_2 $-|`#|CBd  
  { $*Njvr7  
  typedef T1 & result; &DYHkG  
} ; OHdC t  
template < typename T > J)6RXt*!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ' &^:@V  
  { od"Oq?~/t  
  return (T & )r; /VgA}[%y  
} Sy6Y3 ~7  
template < typename T1, typename T2 > l`:M/z6"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "]f0wLzh  
  { l5b? 'L  
  return (T1 & )r1; 9*h?g+\  
} ;$ D*,W *  
} ; ]S[M]-I  
6#MIt:#  
template <> !_QE|tVeR  
class holder < 2 > .RxH-]xk  
  { V2W)%c'  
public : I0h/x5  
template < typename T > 4yV}4f$q  
  struct result_1 AMp[f%X  
  { JQP7>W  
  typedef T & result; ryy".'v  
} ; > )YaWcI  
template < typename T1, typename T2 > th}Q`vg0  
  struct result_2 JK4vQWy  
  { 3fgVvt-2  
  typedef T2 & result; iq)4/3"6  
} ; <Td4 o&JR  
template < typename T > f }PT3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )@Fuw*  
  { D4g$x'  
  return (T & )r; aF7" 4^P  
} *.#d'~+  
template < typename T1, typename T2 > nsQx\Tnhx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7E*d>:5I  
  { Xp"ZK=r  
  return (T2 & )r2; Nih8(pbe  
} >T[1=;o]  
} ; qn}4PVn4  
WI/&r5rq   
1K.i>]}>  
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> >。 FGo{6'K(:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: h W\q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8XZS BR(Z  
>0z(+}]3z  
return l(i, j) = r(i, j); H3"90^|,@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) NI_.wB{  
RwJ#G7S#  
  return ( int & )i; :_E=&4&g  
  return ( int & )j; Y -%g5  
最后执行i = j; 'o;>6u<u  
可见,参数被正确的选择了。 oh c/{D2  
LxaR1E(Cc'  
[(Ss^?AJW  
w7aC=B/{?i  
wPdp!h7B~N  
八. 中期总结 / qp)n">  
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: |zhVl  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 b3]QH h/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 V`Ve__5;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  ,U':=8  
R3=PV{`M  
l>p S23  
`(NMHXgG+  
}j9V0`Q  
:=9?XzCC  
九. 简化 Tv2d?y  
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。 CJ0{>?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 pV`?=[h9  
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: sswYwU  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [AgS@^"sf5  
  +-*/&|^等 h^QicvZ  
2. 返回引用。 8~Avg6,  
  =,各种复合赋值等 hS(}<B{x!  
3. 返回固定类型。 3zi(|B[,?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) U 8Rko)  
4. 原样返回。 HAa$ pGb  
  operator, (`%$Aa9J  
5. 返回解引用的类型。 }?^V9K-  
  operator*(单目)  n *Y+y  
6. 返回地址。 CF"u8yE  
  operator&(单目) Dxj&9Ra  
7. 下表访问返回类型。 N pu#.)G  
  operator[] 6%N.'wf  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 )q#1C]7m*  
  operator<<和operator>> L{XNOf3  
II(7U3  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 G .PzpBA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: doeYc  
ks{y=@ <,  
template < typename Left > Qe8F(k~k  
struct value_return B[2 qI7D$  
  { xz9x t  
template < typename T > J QSp2b@'H  
  struct result_1 !yxb=>A  
  { ib$_x:OO"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; p%MH**A  
} ; |"7F`M96I  
~o"VZp  
template < typename T1, typename T2 > /F/zMZGSA{  
  struct result_2 fcDiYJC*  
  { ji'NR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; CJ'pZ]\G  
} ; j^ y9+W_b  
} ; RZKdh}B?\  
L?[NXLn+  
8v eG^o  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ey icMy`7{  
m*'^*#  
下面我们来剥离functor中的operator() K chp%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: heLWVI[so  
H);O.m  
return l(t) op r(t) UJ hmhI  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) gd#j{yI/Xf  
return op l(t) uv&??F]/  
return op l(t1, t2) g>L4N.ZH_v  
return l(t) op 25:[VH$:4  
return l(t1, t2) op LIm{Y`XU  
return l(t)[r(t)] H> zX8qP+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] . 5cL+G1k#  
tWT ,U[  
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: r4X0. mPY*  
单目: return f(l(t), r(t)); 7yUtG^'b  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); EISgc {s  
双目: return f(l(t)); ]2Vu+AP  
return f(l(t1, t2)); 3e)W_P*0?  
下面就是f的实现,以operator/为例 t[dOWgHi  
"L?h@8sa  
struct meta_divide o7_*#5rD  
  { #8cpZ]#  
template < typename T1, typename T2 > O_gr{L}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0@O:C::  
  { >g{ w,  
  return t1 / t2; .el&\Jt  
} ()Tl\  
} ; *-.{->#Y  
||xiKg  
这个工作可以让宏来做: C[4{\3\Va  
SC Qr/Q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -VC k k  
template < typename T1, typename T2 > \ -l:4I6-hi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _S$ SL%;\  
以后可以直接用 E~4d6~s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +n'-%?LD&  
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 FZk=-.Hk  
(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。。。) %ZKP d8  
?QJS6i'k  
hggP9I :s,  
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 4Go$OQ`  
Ml"i^LR+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z_;:6*l=:  
class unary_op : public Rettype `rWT^E@p5m  
  { 5.IX  
    Left l; E]aQK.  
public : ?KB+2]7m6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} uG\ @e'pr  
Ro2Ab^rQ|  
template < typename T > fRt`]o:Om  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ad:}i9-x  
      { O4+a[82  
      return FuncType::execute(l(t)); ep,"@,,  
    } VB}4#-dG?  
dE_d.[!  
    template < typename T1, typename T2 > I:l/U-b7h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pHftz-RS!  
      {  cFV)zFu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?z[k.l+6w  
    } PLV-De  
} ; Ic<J]+Xq  
~zd+M/8  
m9Pzy^g1  
同样还可以申明一个binary_op ,f[`C-\Q%  
3* v&6/K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +";<Kd-  
class binary_op : public Rettype pXE'5IIN  
  { !GAU?J;<#2  
    Left l; (O(X k+L  
Right r; KAFx^JLo  
public : .='hYe.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "0V8i%a  
m4m,-}KNi  
template < typename T > -(;<Q_'s{"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ; *ZiH%q,  
      { n N_Ylw  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ([#4H3uO-  
    } p]]*H2UD  
A8zh27[w%  
    template < typename T1, typename T2 > N E/_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const myvn@OsEw  
      { 32S5Ai@Cd"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &*\-4)Tf  
    } 'CfM'f3uu  
} ; `pJWZ:3  
B/^1uPTZ71  
wBJP8wES=  
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 c]x'}K c  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  L7rEMq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) CKuf'h#  
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。 37U2Tb!y '  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >hFg,5 _l3  
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。。。 tsWzM9Yf  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0] u=GD%  
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) u,88V@^  
下面是修改过的unary_op z]V%&f  
o_#F,gze)S  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +gh*n,:|  
class unary_op vw'BKi F  
  { I7-6|J@#^  
Left l; k3- 7Vyg  
  .~C[D T+,  
public : T!ik"YZ@i  
a{y"vVQOF  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} bpaS(nBy  
7,!$lT#  
template < typename T > x3C^S~  
  struct result_1 8jd Ex&K  
  { +wpQ$)\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8j^3_lD  
} ; mW 4{*  
(RM;T@`  
template < typename T1, typename T2 > 2+'4m#@)  
  struct result_2 >$/PfyY7@#  
  { |WUm;o4E`U  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; An2Wj  
} ; 6?uo6 I  
lD]/Kx  
template < typename T1, typename T2 > ){M)0,:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &`}8Jz=S  
  { T/YvCbo  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (q+EP(Q  
} M!Wjfq ^~  
a(|,KWHn  
template < typename T > 92pl#Igt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qCUn. mI  
  { :h!&.FB  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;R4qE$u2^  
} <ZwmXD.VD  
f{j.jfl\x  
} ; c%O8h  
.G/2CVMj  
,nnVHBN  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug =L F9im  
好啦,现在才真正完美了。 %.mHV7c)%  
现在在picker里面就可以这么添加了: w.9'TR  
m{ VC1BkZ  
template < typename Right > 9i`sSi8   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const V.H<KyaJ  
  { JQde I+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); okSCM#&:[2  
} a?gziCmS?C  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 5.o{A#/NTl  
A{(<#yRfg  
3B6"T;_  
laX67Vjv  
)m4O7'2G  
十. bind o?]g  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 uHu(   
先来分析一下一段例子 k,M %"FLQ  
zZ})$Ny(  
!-<PV  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0!(BbQnWI  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 uNS ]n}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `a:L%Ex  
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。 dxwH C\"5  
我们来写个简单的。 jxdxIkAHZc  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ix1[ $9  
对于函数对象类的版本: vb1Gz]~)>  
*5Aq\g,n  
template < typename Func > D$$,T.'u  
struct functor_trait <RPy   
  { ")?NCun>  
typedef typename Func::result_type result_type; UW@BAj@^@  
} ; 0s+pcqOd^  
对于无参数函数的版本: I6B4S"Q5<  
A\S1{JrR  
template < typename Ret > Ad'b{C%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > RbA.%~jjx*  
  { SeX:A)*ez%  
typedef Ret result_type; ?RI&7699+  
} ;  d(>  
对于单参数函数的版本: )?qH#>mD6  
*M^t@hl  
template < typename Ret, typename V1 > {24Y1ohK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > wg0hm#X  
  { kV$$GLD\  
typedef Ret result_type; WG\gf\=I  
} ; zbM*/:Y  
对于双参数函数的版本: `E4OgO  
Y#[>j4<T  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Bx&F*a;5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -g`3;1EV^  
  { pS C5$a(  
typedef Ret result_type; MG6y  
} ; #{]Yw}m  
等等。。。 'CkN  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :lGH31GG  
w:~Y@ b~D  
template < typename Func > R:}u(N  
struct func_return X8Ld\vZYn  
  { tq^d1b(j4  
template < typename T > o"5[~$O  
  struct result_1 3jG #<4;J  
  { acdWU"<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >*"6zR2 o  
} ; m=7Z8@sX},  
b5v6Y:f&fK  
template < typename T1, typename T2 > Y3J;Kk#AH  
  struct result_2  iNxuQ7~  
  { S5$sB{\R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qauZ-Qoc9  
} ; -< 0PBl  
} ; ]|y]?7  
,& ^vc_}  
%^C.e*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 n!*uv~%$  
mGK-&|gq  
template < typename Func, typename aPicker > az=(6PX  
class binder_1 1p[Z`m*9  
  { @/ m|T]'8  
Func fn; s, 8a1o  
aPicker pk; 1`X- O>  
public : [v!TQwMU  
`S{Blv  
template < typename T > /0J1_g  
  struct result_1 5}/TB_W7j  
  { p`i_s(u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; jr9/  
} ; d5x>kO'[l  
08!pLE  
template < typename T1, typename T2 > Ve1O<i  
  struct result_2 3/w) mY-o  
  { _IK@K 6V1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H$/r{gfg^  
} ; nsCat($)  
=eXJZPR  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} gDmwJr  
 MR/8  
template < typename T > >9S@:?^&q>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :!wdqn  
  { =H F||p@  
  return fn(pk(t)); NTHy!y<!h  
}  !lf:x  
template < typename T1, typename T2 > \y-Lt!}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T|h/n\fx)a  
  { `W8A *  
  return fn(pk(t1, t2)); qGE?[\t[6  
} )7e[o8O_6  
} ; H nRd  
0wmz2zKV  
j]#-DIL  
一目了然不是么? ' Vp6=,P  
最后实现bind -1Luyuy/`  
39W6"^q"o  
6E!CxXUX  
template < typename Func, typename aPicker > Q &Rj)1!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }<EA)se"  
  { s ^/<6kwO  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^XV=(k;~bX  
} 2EeWcTBU}.  
$?l?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 sW":~=H  
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。 O MEPF2:  
H-Uy~Ry*T  
十一. phoenix WH.5vrY Z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M~/%V NX  
0Wf,SYx`s  
for_each(v.begin(), v.end(), }Om+,!_d  
( TB]B l.  
do_ HS|X//]  
[ N{]|!#  
  cout << _1 <<   " , " 4JTFdbx  
] D3LW 49  
.while_( -- _1), C} #:<Jx  
cout << var( " \n " ) D cN s`2  
) G_wzUk=L  
); V}#2pP  
 H4HWr6  
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: fz`+j -u  
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 a*}ZT,V  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =H_|007C  
那么我们就照着这个思路来实现吧: t(4%l4i;X  
OBF2?[V~  
%bnDxCj"  
template < typename Cond, typename Actor > '"H'#%RU  
class do_while Bf Lh%XC  
  { qY24Y   
Cond cd; > Xq:?}-m2  
Actor act; +"!,rZ7,A  
public : _5^p+  
template < typename T > V  `KXfY  
  struct result_1 =OIx G}*  
  { !b"#`O%`  
  typedef int result_type; E%M~:JuKd?  
} ; I$4GM  
_LV;q! /j  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =Tf uwhV  
af]&3(33  
template < typename T > *`:zSnu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iPMI$  
  { T jO}P\p  
  do s4 o-*1R*`  
    { A f@IsCOJ  
  act(t); 1"r6qYN!>  
  } }bG|(Wp9  
  while (cd(t)); nT0FonK>  
  return   0 ; JVAJL q  
} (]Z%&>*  
} ; `z$<1Q T  
J9^RP~>bs  
tI&Z!fj  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). hlxZq  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 n&=3Knbd@d  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 lvi~GZ  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ;T!mNKl  
下面就是产生这个functor的类: %+iJpRK)7  
sgDlT=c'  
)TxAhaz+  
template < typename Actor > ~Dw.3P:-  
class do_while_actor C+-xC~  
  { 2G8f4vsC[  
Actor act; }O<u  
public : DCv~^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !o2lB^e8  
*5iNw_&  
template < typename Cond > 4r!8_$fN?G  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; X8Px  
} ; | 1H"ya  
h Ns<Ae  
 q&0Jl  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [k(oQykq  
最后,是那个do_ PuAcsYQhN  
Y!9'Wf/^  
;2 oR?COW  
class do_while_invoker +2=N#LM  
  { 0[g8  
public : k/W$)b:Of`  
template < typename Actor > pC0l}hnUg  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const w? A&XB+  
  { T_O\L[]p*  
  return do_while_actor < Actor > (act); s`ly#+!.  
} ? &ew$%  
} do_; b(dIl)Y4 :  
8 ~.|^no  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2xH9O{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7nB@U$]-Sz  
最后来说说怎么处理break和continue MK 7S*N1  
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。 pb_+_(/c  
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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