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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w 4CcdpR  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ea][: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, Q4L=]qc T  
D&I/Tbc  
4o;;'P   
" C&>$h_%  
  class filler Otx>S' 5  
  { US3)+6  
public : K3`!0(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} = $^90Q,Z;  
} ; ::'Y07  
!bCL/[  
5h^BXX|Y*  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: O cPgw/ I  
Bq HqS  
%4F\#" A  
X>Q44FV!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]!P8{xmb@  
I{>Z0+  
+se OoTKR  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~x/ka43  
= M4:nt  
hcRe,}wJ  
53ZbtEwhwr  
二. 战前分析 #Y3-P  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 lw}7kp4 2F  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 k'N``.  
nK+ke)'Zv=  
#_aq@)Fd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v=hn# U  
  /* --------------------------------------------- */ &0y` Gt  
vector < int *> vp( 10 ); %HtgZeY  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~$C<^?"b  
/* --------------------------------------------- */ Y@#N_]oXj  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); z_lKq}^~6  
/* --------------------------------------------- */ ^0cbN[~/ns  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); p4k}B. f  
  /* --------------------------------------------- */ ^,^MW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); uKXD(lzX  
/* --------------------------------------------- */ #\}FQl6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {5{VGAD&]>  
Me? I8:/  
jVN06,3z  
ZYY2pY 1  
看了之后,我们可以思考一些问题: Y Z8[h`z  
1._1, _2是什么? BgUp~zdo  
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。 /@1YlxKF  
2._1 = 1是在做什么? %Gyn.9\  
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。 6s~B2t:Y  
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。 r"{jrBK$  
"]q xjs^3?  
fR@Cg sw  
三. 动工 aZ_3@I{d`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =M*pym]QSY  
!DSm[Z1  
D QxuV1  
7 rRI-wZ  
template < typename T > ]*mUc`  
class assignment EKF4 ]  
  { ~BuBma_   
T value; < B]qqqP  
public : ,'`yh|}G\  
assignment( const T & v) : value(v) {} Y %bb-|\W  
template < typename T2 > Y ?n4#J<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } inO;Uwlv  
} ; 2/V%jS[4#y  
GeY!f/yQ<  
gM;m{gXYK  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \ZV>5N3hS  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [[<TW}  
XK/l1E3N  
u4xtlGt5  
<2 [vR|Q*  
  class holder 71AYDO  
  { G,?a8(  
public : !x R9I0V5  
template < typename T > %RtL4"M2j  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gvWgw7z  
  { S{&%tj~U  
  return assignment < T > (t); jG{?>^  
} `!I/6d?A  
} ; YV|_y:-  
|?^qs nB  
:^{KY(3  
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: 5ta;CG  
FT6CKsM"  
  static holder _1; ZLKbF9lo  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #Ox@[Z1I  
mUP!jTF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RZ{O6~VH  
而不用手动写一个函数对象。 iVeH\a  
G?,3Zn0  
.J @mpJdY  
)_j(NX-C:  
四. 问题分析 T`]%$$1s  
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。  9Ca0Tu  
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。 tpA-IL?KQw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0 !%G #~th  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 xqg4b{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 pO)EYla9  
N\tFK*U^I  
五. 问题1:一致性 =?y0fLTc  
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?| @IbZci)1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 PeiRe  
D[]0/+,  
struct holder b1'849i'y=  
  { \5<Z[#{  
  // g.62XZF@  
  template < typename T > |/xA5_-N  
T &   operator ()( const T & r) const Q{=r9&&  
  { l*wGKg"x3  
  return (T & )r; abS~'r14  
} t~ I;IB  
} ; KCZ<#ca^  
z8kebS&5  
这样的话assignment也必须相应改动: 9vDOSwU*  
eG2'W  
template < typename Left, typename Right > ps`j>vX*  
class assignment /L(}VJg-  
  { =Sr<d|\O  
Left l; |XQ_4{  
Right r; 4IY|<  
public : Oop6o $k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *a8<cf  
template < typename T2 > a0A=R5_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <9xr? i=  
} ; d+]=l+&  
2Rwd\e.z  
同时,holder的operator=也需要改动: T]/>c  
}z9v*C  
template < typename T > GZx*A S]+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /7+b.h])^  
  { c}),yQ|!:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); S{MB$JA  
} )OQ<H.X  
T <k;^iqR  
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。 xf7YIhL^*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X+u1p?  
vQ2{ +5!|  
return l(rhs) = r; /d"@$+  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 V)5,E>;EN  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: '+iLW~   
f2Xn!]o  
template < typename Tp > Xnh&Kyz`v  
class constant_t H)&iFq  
  { ;P8% yf  
  const Tp t; *$;Zk!sEF  
public :  H4YA  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >X:!Y[N  
template < typename T > UpSJ%%.n  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const grkA2%N  
  { -,g.39u  
  return t; c\ ZnGI\|  
} Hdd3n 6*  
} ; f TK84v"7_  
b"trg {e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )xz_ }6b]  
下面就可以修改holder的operator=了 {=gJGP/}_  
5X5UUdTM  
template < typename T > `*kl>}$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8~RJnwF^  
  { t7V7TL!5'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); kv?DE4=;  
} ~>0H k}Hv  
tW-[.Y -M,  
同时也要修改assignment的operator() i!RYrae  
MujEjD "|  
template < typename T2 > 0fUsERr1*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ! jDopE0L  
现在代码看起来就很一致了。 9pS:#hg  
@k'V`ZQF  
六. 问题2:链式操作 T VSCjI  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 nf&5oE^  
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[GH#vF;7  
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。 yxf #@Je"  
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。 Lh.-*H  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3=Rk(%:;  
=43NSY  
template < typename T > `cN8AcRHP  
struct result_1 Hfo<EB2Y9N  
  { Lz:FR*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; EQ :>]O  
} ; %,ScGQE  
Rxlv:  
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: SK 5]7C2  
+StsSZ  
template < typename T > +|5 O b  
struct   ref e5 zi"~  
  { WQD:~*C:  
typedef T & reference; e+VE FWz  
} ; ! R3P@,j  
template < typename T > qcQq.cS_'N  
struct   ref < T &> BB(v,W  
  { }Ujgd2(U  
typedef T & reference; j?k|-0  
} ; 734n1-F?I%  
[fo#){3K  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .n)R@&9  
I'p+9H$  
template < typename T > ;vX1U8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .c__T {<)[  
  { S'NLj(  
  return l(t) = r(t); :)tsz;  
} D<<q5gG  
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。 ?.lo[X<,*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 IXR'JZ?fH  
pLV %g#h  
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 t imY0fx #  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "zCT S  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 U[8F{LX  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {~s\a2YH  
最后的布局是: u GqeT#dP  
                Add ~kSO YvK$'  
              /   \ IA[:-2_  
            Divide   5 4gNN "  
            /   \ nKnrh]hX  
          _1     3 [C<K~  
似乎一切都解决了?不。 5;^1Ab0  
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。 op9vz[o#4  
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。 g`fMHU7  
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: 8e,F{>N  
KZVdW@DY  
template < typename Right > 1@h8.ym<"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~K<h~TNP  
Right & rt) const -zqpjxU:  
  { ~1twGG_;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HpfZgkC+  
} #=33TvprR2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 SE6( 3f$  
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。 .s!0S-RkC  
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。 V@b7$z  
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。 |O oczYf  
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。 YZSQOLN{  
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? Vwh ;QJxb  
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: rBi<Yy$z  
T6=|)UTe1  
template < class Action > WG,1%=M@  
class picker : public Action @U1|?~M%s  
  { S<cz2FlV  
public : 6-TYOUm  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -$0}rfX  
  // all the operator overloaded C7*YZe  
} ; d,(q 3  
8AY;WL:;  
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。 5dN>Xjpu  
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: 5p S$rf  
fR'!p: ~  
template < typename Right > *i:8g(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3\ Mt+!1{  
  { /Wjc\n$'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^v cnDi  
} rr1'| k "  
hif;atO  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *ls6k`ymL  
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。 izaqEz  
p5vQ.Ni*\-  
template < typename T >   struct picker_maker q0Q[]|L  
  { ,Ww}xmq1H  
typedef picker < constant_t < T >   > result; CrL9|78  
} ; V4ePYud;^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > etiUt~W  
  { 1Td`S1'#yg  
typedef picker < T > result; FK~wr;[  
} ;  R.HvqO  
 p#]9^oA  
下面总的结构就有了: r,0D I  
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。 $hcv}<$/  
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 ~c9B  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8Nyz{T[  
至此链式操作完美实现。 'h'pM#D  
7qOkv1.}0  
iv6G9e{cx  
七. 问题3 stUv!   
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。 2)|=+DN;  
'l~7u({u  
template < typename T1, typename T2 > C=q&S6/+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iJOG"gI&  
  { l9=Ka{$^*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $p0D9mF  
} kwT)j(pp<  
8~-TN1H  
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: CkNR{?S  
/4 pYhJ8S  
template < typename T1, typename T2 > e.DN,rhqI  
struct result_2 z[QDJMt>  
  { 9=]HOUn  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; #TR!x,Hc  
} ; V'W*'wo   
S}U_uZ$b  
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? hDW_a y4  
这个差事就留给了holder自己。 \9#f:8Q  
    !]g[u3O  
zc;kNkV#1Y  
template < int Order > v@[3R7|4  
class holder; a BMV6'  
template <> :6t73\O  
class holder < 1 > |mn} wNUN]  
  { $A{$$8P  
public : 2 SD Z  
template < typename T > 5~DKx7P!Z  
  struct result_1 RxJbQs$Ph  
  { 8gE p5  
  typedef T & result; R0*P,~L;|  
} ;  wk8fa  
template < typename T1, typename T2 > k`N*_/(|n  
  struct result_2 T$2A2gb `  
  { e\[q3J  
  typedef T1 & result; l6w\E=K  
} ; Wc+(xk  
template < typename T >  gvo98Id  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2(3Q#3V  
  { 9H4"=!AAgD  
  return (T & )r; ]] 0M  
} KP0(w(q  
template < typename T1, typename T2 > TK' 5NM+4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3-:^mRPJ  
  { af>i  
  return (T1 & )r1; z5iCQ4C<  
} !BkE-9v?w  
} ; PP'5ANK  
v}t{*P  
template <> F3!@|/<w  
class holder < 2 > N-F&=u}  
  { D60quEe3%  
public : l }^ziY!  
template < typename T > !=.y[Db=  
  struct result_1 jJ<&!=  
  { @Nh}^D >j  
  typedef T & result; }6%\/d1~ 6  
} ; ]rY9t@  
template < typename T1, typename T2 > DU"Gz!X]Jd  
  struct result_2 Hi K+}?I  
  { C/N;4  
  typedef T2 & result; ZR3,dW6S  
} ; a9NuYYr,h  
template < typename T > `{Oqb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]SU)L5Dt;  
  { 2@Nd02v|  
  return (T & )r; b1IAp>*2l  
} GOA dhh-  
template < typename T1, typename T2 > p.(+L^-=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `&fW<5-  
  { cyWb*Wv  
  return (T2 & )r2; l{8O'4;  
} )3e_H s+  
} ; h+H+>,N8`  
 8(K:2  
1:T"jsWw  
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> >。 !f AvxR  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #M w70@6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7oIHp_Zq  
Ucy=I$"  
return l(i, j) = r(i, j); *(r9c(xa  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Y+23 jlgb  
@YaI5>,/  
  return ( int & )i; 0~$9z+S  
  return ( int & )j; R>:D&$[RD  
最后执行i = j; ynMYf  
可见,参数被正确的选择了。 8lqmd1v  
0$Mxu7 /  
.0U[n t6  
TeZu*c  
u|$HA>F[  
八. 中期总结 SFuSM/Pf  
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: FPK=Tr:b  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8o,0='U  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0k\,z(e  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor E,?IIRg&  
`:r-&QdU o  
5GJkvZtFY  
l> H'PP~  
7vPG b:y  
16I[z+RG  
九. 简化 TK'y-5W  
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。 67T.qX2I$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 P;gd!Yl<-  
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[zVC)N0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4<1V  
  +-*/&|^等 "X?Zw$gRud  
2. 返回引用。 "Zn nb*pOM  
  =,各种复合赋值等 jYAm}_?No  
3. 返回固定类型。 jb/C\2U4)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) uInI{>  
4. 原样返回。 |)jR|8MAE  
  operator, j<Pw0?~s6  
5. 返回解引用的类型。 3''Kg<k,I  
  operator*(单目) TZ n2,N  
6. 返回地址。 ^e]O >CJ  
  operator&(单目) 6_yatq5c  
7. 下表访问返回类型。 >^#Liwm  
  operator[] <Mo{o2F=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 k:j?8o3  
  operator<<和operator>> _RzoXn{1e  
vYLspZ;S  
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。 8?<J,zu@AV  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]1GyEr:  
nHXPEbq-g  
template < typename Left > A -8]4p::  
struct value_return ]-X\n  
  { zU0JwZi  
template < typename T > c-.F {~  
  struct result_1 OOnj(%g  
  { +",`Mb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (<OmYnm  
} ; WyQ8}]1b  
jL 3 *m  
template < typename T1, typename T2 > I) *J,hs1  
  struct result_2 _m a;b<I/<  
  { g?j^d:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @#o 7U   
} ; X9" T(`  
} ; W S9:*YH  
Q>w)b]d~c  
/K+;HAUTn  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait f::^zAV  
yVPFH~1@\  
下面我们来剥离functor中的operator() q~AvxO  
首先operator里面的代码全是下面的形式: R*ex!u60M  
MScUrW!TA  
return l(t) op r(t) 9/&1lFKJ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Bz:Hp{7&  
return op l(t) =3V4HQi  
return op l(t1, t2) 'rfs rZ?  
return l(t) op 4 #lLC-k  
return l(t1, t2) op JiA1yt  
return l(t)[r(t)] = K`]cEL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %>O}bdSf  
#=m:>Q?%z  
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: mkBQ TQGT  
单目: return f(l(t), r(t)); QqeF   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )J[Ady^5  
双目: return f(l(t)); Mcd K!V  
return f(l(t1, t2)); rg%m   
下面就是f的实现,以operator/为例 dj6Lf  
0q1+5  
struct meta_divide |NjyO>@Pa  
  { 6,R<8a;Wn  
template < typename T1, typename T2 > fv>Jn`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) H3JDA^5  
  { TUp%Cx  
  return t1 / t2; [R~@#I P!  
} ~ :B/`1[m  
} ; &Fmen;(  
,~K4+ t_  
这个工作可以让宏来做: d;r,?/C  
R3BK\kf&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ D9r;Ys%  
template < typename T1, typename T2 > \ ,zBc-Cm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \/y&l\ k)  
以后可以直接用 B,4GxoX`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7tY~8gQel  
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 )B5U0iIi  
(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。。。) :3}K$  
<(~geN  
yN}<l%  
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 =G rg  
2+LvlS)C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %NL7XU[~  
class unary_op : public Rettype iW? NxP  
  { )YLZ"@  
    Left l; ?Y$3R"p@3`  
public : 2l8z/o7v  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /-3)^R2H  
 ck`$ `  
template < typename T > baf@"P9@\A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  $)(Zt^  
      { Pv8AWQQJ  
      return FuncType::execute(l(t)); J8`vk#5  
    }  qJj5_  
)q%DRLD'G  
    template < typename T1, typename T2 > `[f IK,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =Ajw(I[56  
      { maQOU1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Y3luU&'  
    } X*:)]p(R  
} ; 8GT{vW9  
Fz_8m4  
?vP }#N!=d  
同样还可以申明一个binary_op LoS%  FI  
z#olKBs  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3],[6%w  
class binary_op : public Rettype ?)+I'lW!  
  { ns8I_H  
    Left l; FBI^}^#_  
Right r; }j#c#''i  
public : #!M;4~Sfx  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mY]R~:  
_57 68G`P  
template < typename T > T(eNK c2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g*:f#u5  
      { X57\sggK  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); MqswYK-s  
    } ()@+QE$  
Ob7F39):N  
    template < typename T1, typename T2 > xV5eKV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fTA%HsvU:  
      { locf6%2g~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); p4wXsOQ}  
    } ,N5-(W  
} ; Z <tJ+  
rIF6^?  
+Tp>3Jh2  
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 ob>2SU[Y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0SWec7G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) W6uz G  
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。 Y-:{a1/RKo  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! vC!}%sxVw_  
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。。。 ~G`(=\_0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =wX(a  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Z&0*\.6S~  
下面是修改过的unary_op 1'[_J  
 |<1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > '|l1-yD_  
class unary_op \P0>TWE  
  { pWXoJ0N  
Left l; m]:|j[!*M  
  TW?A/GoXI  
public : !XS ;&s7[*  
{%3sj"suB  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q>emyij  
2p|[yZ  
template < typename T > *J] }bX  
  struct result_1 q~:k[@`.  
  { ~!a~ -:#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ue{0X\[P<  
} ; VKp4FiI6  
$17utJ 58  
template < typename T1, typename T2 > hbv>Jjd  
  struct result_2 0 lsX~d'W  
  { p+ bT{:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7nAB^~)6l  
} ; DkGC+Dw  
n$}Cj}eju  
template < typename T1, typename T2 > [1{uK&$e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vEIDf{  
  { h*9s^`9)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Mm+kG'Z!S  
} "]C$"JR  
nv^nq]4'Dq  
template < typename T > !B &%!06  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }<hyW9  
  { m.A_u7D@  
  return OpClass::execute(lt(t)); )a%kAUNj  
} *CtO Q  
'XHKhpm<  
} ; NiQ_0Y}  
h}o7/p  
B&E qd  
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 !yQ#E2/A  
好啦,现在才真正完美了。 y BwgLn  
现在在picker里面就可以这么添加了: -_RMiGM?T  
_Hn-bp[?>  
template < typename Right > i?&g;_n^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .Bu?=+O~  
  { 3;6Criq}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); D> |R.{  
} P=%' 2BQ{{  
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。 #PpmR _IX  
xu _:  
'%$)"g]/#  
kF lq@['U  
xM3T7PV9  
十. bind Lgh. 1foK  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 mPy=,xYyC  
先来分析一下一段例子 2O^7zW  
nmn 8Y V1  
VYb6#sl  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6ZCSCBW  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 jF}u%T)HL  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8MH ZWi  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 `is."]%f  
我们来写个简单的。 XUrxnJ4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Jf-4Q!  
对于函数对象类的版本: ep- ~;?  
9b8ZOk'9_  
template < typename Func > B=mk@gX,G  
struct functor_trait 1I*b7t  
  { :qbbo~U  
typedef typename Func::result_type result_type; #3l&N4/  
} ; i1"4z tZ  
对于无参数函数的版本: 3(De> gs$  
]\y:AkxhJ  
template < typename Ret > QN!$41A?{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $d]3ek/  
  { lC8DhRd0_  
typedef Ret result_type; b42"Y,sbB  
} ; )zzK\I6/EQ  
对于单参数函数的版本: u dhj$:t  
h7iI=[_V  
template < typename Ret, typename V1 > z3V[ Vi  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > p,hDZea  
  { ,U\F <$O  
typedef Ret result_type; Cx.GEY|0  
} ; /T53"+7:0  
对于双参数函数的版本: &\Es\qVSf  
L{py\4z'_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +=v6 *%y"V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^ gY^I`"e6  
  { sOegR5?;  
typedef Ret result_type; k?%?EsR  
} ;  \^$g%a  
等等。。。 afVl)2h  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +9MoKn=h  
ev}lb+pr)_  
template < typename Func > }pOem}  
struct func_return .d) X.cO  
  { n*UD0U}`  
template < typename T > >l & N  
  struct result_1 .DzFt c  
  { hmfO\gc}y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; sEQAC9M  
} ; s  bl> i  
zGfF.q}  
template < typename T1, typename T2 > Sm@T/+uG:  
  struct result_2 q2o`.f+I  
  { N,F mu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n]?KDID;  
} ; k E^%w?C  
} ; D"x;/I  
f~HC%C YH  
~J :cod  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 I{e[Y_  
WInfn f+'  
template < typename Func, typename aPicker > sop *?0  
class binder_1 c7~+ 5  
  { >l<`)4*H  
Func fn; ;L <D-=  
aPicker pk; `eD70h`XK  
public : ,4O|{Iu#n  
N:"S/G>r ;  
template < typename T > _Hhf.DmUAH  
  struct result_1 !'y9/  
  { I?2S{]!?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :Pa^/i  
} ; avJ%J"j8z  
it Byw1/  
template < typename T1, typename T2 > g4Y1*`}2f  
  struct result_2 ] LcCom:]  
  {  `7v"(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ez\TwK  
} ; (gdi 2  
2P`Z >_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8dgi"/[3  
V 6DWYs>  
template < typename T > Pdq}~um3{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,~ z*V;y)  
  {  I&m C  
  return fn(pk(t)); >s 5i  
} rKhhx   
template < typename T1, typename T2 > oGtz*AP%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e}xx4mYo  
  { /0.m|Th'm  
  return fn(pk(t1, t2)); n(#|  
} 3FD6.X>x  
} ; O,a1?_m8  
DG%vEM,y  
zJ"`40V*;  
一目了然不是么? 2LO8SJ#  
最后实现bind U*p;N,SjQ  
k H.e"e  
dH5 Go9`~R  
template < typename Func, typename aPicker > i[IOR0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |\# ~  
  { ?M<q95pL  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -:$#koW  
} *VuiEBG  
>8v4fk IK  
2个以上参数的bind可以同理实现。 UrMEL; @g  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 }0y2k7^]  
 z(Y zK  
十一. phoenix S)?V;@p6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [3@Pu.-I+M  
i9RAb tQ}  
for_each(v.begin(), v.end(), efT@A}sV  
( s*g`| E{M  
do_ ~K7$ZM  
[ {^z>uRZ3  
  cout << _1 <<   " , " 3J3Yt`  
] Rj'Tu0l  
.while_( -- _1), qh]D=i  
cout << var( " \n " ) #CV;Np  
) +u[^@>_I0  
); ]jB`"to*}  
es6]c%o:t^  
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: +jPJv[W  
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 (zmL MG(R  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _+aMP=H  
那么我们就照着这个思路来实现吧: fe3a_gYPz  
.7<6 zG6J  
>d9b"T  
template < typename Cond, typename Actor > 5qL;@Y  
class do_while ] >4CBm$  
  { jap5FG+2  
Cond cd; Clo}kdkd_  
Actor act; nu6p{_M  
public : \z8j6 h  
template < typename T > %7S{g  
  struct result_1 1_B;r9x  
  { \dHdL\f  
  typedef int result_type; G'<Ie@$6l  
} ; '44I}[cA/  
oG$OZTc  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} U>-GM >  
j9 d^8)O,  
template < typename T > M/abd 7q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8+n *S$  
  { i6Fvi Zx  
  do tt03 gU`  
    { j9r%OZw{  
  act(t); ) >H11o{&  
  } _x]q`[Dih  
  while (cd(t)); !E~czC\p6  
  return   0 ; 87-z=>IU  
} ,KaO8^PB  
} ; x4CSUcKb  
R/\qDY,@  
9zNMv-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). YfUo=ku  
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。 y(yBRR  
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。 wl0i3)e:  
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。 "3$P<Q\;l;  
下面就是产生这个functor的类: Ol)M0u  
0/JTbf. CX  
`G<|5pe  
template < typename Actor > m+EtB6r  
class do_while_actor Z^t{m!v  
  { av>Ff6w)Y  
Actor act; :+v4,=fHy  
public : V`_)H  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} vxk~( 3]<)  
eEX*\1Gg  
template < typename Cond > >/9Qgyc 0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Id?2(Tg  
} ; om1D}irKT  
V?r(;x  
T1A/>\Ns  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 suFO~/lRno  
最后,是那个do_ q\d/-K  
4v#A#5+O E  
)E}eK-Yu  
class do_while_invoker jP )VTk_  
  { r}|a*dh'R  
public : 9D @}(t !  
template < typename Actor > ;edt["Eu  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "q7pkxEuJ  
  { )dF`L  
  return do_while_actor < Actor > (act); |Li9Y"5  
} wT&P].5n  
} do_; RX ,c4;  
.tzQ hd>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ze3sc$fG2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <(x!P=NM-  
最后来说说怎么处理break和continue #F:\_!2c  
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。 s>a(#6Q  
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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