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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda _?-E7:Sw  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 DF&(8NoX~  
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, D@,6M#SK  
BnX0G1|#  
S4Pxc ]!  
(9tX5$e6N  
  class filler EGGWrl}1  
  { 4n#M  
public : .8 2P(}h  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} XD!W: uvb  
} ; ]tim,7s  
z{8bvuE  
>1.X*gi?-  
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: dph{74Dc  
'3R`lv   
$By< $  
8^kGS-+^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /}((l%UE.  
u0}vWkn\4  
L 8c0lx}Nn  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 sG(~^hJ_  
9Uh"iMB  
g1;:KzVv  
zv|2:4H  
二. 战前分析 l^! ?@Kg,z  
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。 5us:adm[pD  
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 X@--m6-  
^3G{|JB!+  
kYM~d07 V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |O{m2Fi  
  /* --------------------------------------------- */ 272q1~&  
vector < int *> vp( 10 ); F6LH $C  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); YC*"Thuu  
/* --------------------------------------------- */ l z/8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); =h-U  
/* --------------------------------------------- */ t0( A4E  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ZAW^/bo<  
  /* --------------------------------------------- */ 9# 23FK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Yc`o5Q\>  
/* --------------------------------------------- */ Fh)IgzFj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 48J@C vU  
>>QY'1Eu  
^gN6/>]qrY  
@T@< _ ?)  
看了之后,我们可以思考一些问题: v>6"j1Z  
1._1, _2是什么? ~Sdb_EZ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 loEPr5 bL  
2._1 = 1是在做什么? 5A,K6f@:g  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ,j#XOy`mzy  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 V"[g.%%Y  
,A9]CQ  
hE &xE;  
三. 动工 G ?9"Y%  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _Ym]Mj' ln  
zZ:>do\2  
bpOYHc6,*`  
'g">LQ~a+  
template < typename T > ):P?  
class assignment # ncRb  
  { UI0( =>L  
T value; ?'IP4z;y  
public : vXev$x=w-  
assignment( const T & v) : value(v) {} Tg7an&#  
template < typename T2 > FX;QG94!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } O 5!7'RZ  
} ; %9 SJ E  
i9rN9Mq?O  
'%>=ZhO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 seba9 y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4aug{}h("  
[Hx0`Nc K  
0}<|7?  
 hz{`h  
  class holder BfXgh'Z~  
  { {5A2&  
public : pLl(iNf]  
template < typename T > Eu0akqZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const We)xB  
  { XUrXnz|>  
  return assignment < T > (t); q~rEq%tk  
} ]yV!  
} ; H h4WMZJG  
\h+AXs<j  
1&\0:vA^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: Y h7rU?Gj  
u]:oZMnj  
  static holder _1; {0r0\D>bw  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0`Kj 25  
] ;KJ6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G%BjhpL  
而不用手动写一个函数对象。 bjyZk_\  
GL&y@6  
aasoW\UG  
FOb0uj=(v  
四. 问题分析 8bxfj<O,  
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。 zh%#Y_[R  
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。 PoNi "Pv  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <<UB ^v m  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  Ii6<b6-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 AWcLUe{  
p}&#jE  
五. 问题1:一致性 "<6G6?sz  
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?| 5CuuG<0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 MlcR"gl*  
{vs uPY  
struct holder O3;u G.:1  
  { r`$OO,W  
  // u\a#{G;Z  
  template < typename T > GXcJ< v  
T &   operator ()( const T & r) const eJ,/:=QQ{  
  { @efh{  
  return (T & )r; 6e(Qwt  
} xP_cQwm`1  
} ; Y21g{$~Q{  
AW%50V  
这样的话assignment也必须相应改动: &)2i[X  
oVnvO iAc  
template < typename Left, typename Right > 60P<4  
class assignment 1}S S+>`  
  { $yN{-T"  
Left l; toLV4BtIG  
Right r; #||}R[~P"  
public : `CBZhI%%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :v0U|\j8/V  
template < typename T2 > ]E7F /O/.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3^IpE];+:u  
} ; j~"Q3P;V  
'SO %)B  
同时,holder的operator=也需要改动: WJ$bf(X*  
?U%QG5/>  
template < typename T > v>:Ur}u!D  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #r$cyV!k  
  { ks&*O!h  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2$9odD<r  
} Ac96 [  
)(A]Ln4  
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。 *jLJcb*.Ap  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 tI]Q%S,  
$:BKzHmg  
return l(rhs) = r; l~1Oef#y  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 )5rb&M}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6 uv#de  
QFE:tBHe  
template < typename Tp > 6O|@xvg  
class constant_t vhe>)h*B  
  { 7z/|\D_{  
  const Tp t; F7 5#*  
public : !6n_}I-W  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} NYt&@Z}]  
template < typename T > "C }b%aO:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const neB\q[k  
  { ;i8g41qjF  
  return t; Olt `:;j-  
} ) dn(G@5  
} ; 2X.r%&!1M  
oin$-i|Xp!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3Ko/{f  
下面就可以修改holder的operator=了 +Um( h-;  
*e<[SZzYZ  
template < typename T > G(Lzf(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,f<?;z  
  { vmi+_]   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); nv GF2(;l  
} 4 <9=5q]  
|)nZ^Cc  
同时也要修改assignment的operator() +?F[/?s5qz  
"&%I)e^  
template < typename T2 > ;>#wU'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } < nXL  
现在代码看起来就很一致了。 'ZT^PV \  
qJ;jfh!  
六. 问题2:链式操作 ATJWO 1CtB  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3%l*N&gsg:  
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。 KmMzH`t}`  
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。 1=t>HQ  
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。 6{x(.=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct wE[]6\_x1  
<_h~w}  
template < typename T > _+p4Wvu~0  
struct result_1 4h~iPn'Wl  
  { : imW\@u  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?QsQnQ  
} ; *Y,x|F  
$()5VM b  
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: 9Kpa><  
U}&2k  
template < typename T > Hv!U| L  
struct   ref `lQ3C{}  
  { 'r4/e-`pK  
typedef T & reference; ks"|}9\%<  
} ; Z&#('Z  
template < typename T > 0M*Z'n +  
struct   ref < T &> S\4tzz @  
  { !i{aMxUP  
typedef T & reference; |h-QP#]/  
} ; 0Z~p%C<LW  
e7@ojOQ%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 'w!Cn>  
8?J&`e/  
template < typename T > >go,K{cK6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <L`KzaA  
  { `2'#! -  
  return l(t) = r(t); `rgn<I"  
} D'7SAFOM  
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。 ?a8^1:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }0eF~>Df  
y6LWx:  
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 !LggIk1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [ OM7g'?S0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 rv &<{@AS~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _hN\10ydY  
最后的布局是: V`X2> -Ex  
                Add XR+Y=R  
              /   \ Kw -gojZ  
            Divide   5 $@"l#vJPfc  
            /   \ Y -pzy']4  
          _1     3 .JYaH?  
似乎一切都解决了?不。 Q(lo{AFc  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 K&bzDzd`  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 4^TG>j?M  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: L_vISy%\b  
U[SaY0Z  
template < typename Right > I`p+Qt  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const C3eR)Yh  
Right & rt) const Inn@2$m~  
  { T@G?t0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m=?KZ?U`  
} (0j}-iaQEZ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 s@9vY\5[9  
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。 { D^{[I  
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。 _]yn"p  
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。 HIQ _%L4]  
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。 0KYEb%44  
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?  U mNa[ s  
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: )T';qm0w  
,-i zEr  
template < class Action > DBPRGQ  
class picker : public Action y<HO:kZ8`  
  { >_e]C}QUr  
public : %C$% !C  
picker( const Action & act) : Action(act) {} kgnmGuka  
  // all the operator overloaded ?!9 )q.bW  
} ; 3|WWo1  
!u_Y7i3^  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 E5)b  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: [pl'|B  
eCN })An  
template < typename Right > =+ytTQc*ot  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const fF?z|  
  { N"8_S0=pw  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )^ m%i]L _  
} aa?w:3  
8)O[Aq::  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > bu |a0h7e  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 {XNREjhm  
hJn%mdx~w|  
template < typename T >   struct picker_maker crqpV F]1]  
  { :A1{d?B  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?3%` bY+3;  
} ; _9JhL:cY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > cV 5CaaL  
  { /e7O$L)   
typedef picker < T > result; #bMuvaP~  
} ; JQ,1D`?.a  
[ JpKSTg[  
下面总的结构就有了: 'qjeXqGH$  
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。 p89wNSMl[  
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。 m1),;RsH  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $UgA0]q n  
至此链式操作完美实现。 R#2t)y  
h(M#f7'~&  
cc#gEm)3C  
七. 问题3 k%D+Y(WGz8  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 R($KSui  
|p><'Q% *  
template < typename T1, typename T2 > dik:4;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4"{ooy^Q  
  { dE:+k/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^~G8?]w  
} ZkAU17f  
&GlwC%$S  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 5!l0zLQP o  
odPL {XFj  
template < typename T1, typename T2 > &z>e5_.  
struct result_2 ,_yh z0.  
  { x*?x=^I{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,17hGKM  
} ; : y5<go8e  
kBYNf =  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Hj:r[/  
这个差事就留给了holder自己。 ;k7xMZs  
    L1i eaKw  
^zt-HDBR_  
template < int Order > {.QEc0-  
class holder; @$LWWTr;  
template <> AI,(z;{P  
class holder < 1 > Sg6"WV{<  
  { BB~OqZIP  
public : D&}3$ 7>  
template < typename T > Uc_'(IyO  
  struct result_1 }"=AG  
  { W0epAGrB  
  typedef T & result; 3E>frR\!I  
} ; !R1.7}O  
template < typename T1, typename T2 > h&Efg   
  struct result_2 mH Ic f{RG  
  { 3=Cc.a/3  
  typedef T1 & result; c3:,Ab|  
} ; 7Garnd b  
template < typename T > fcNL$U&-,i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const } p&&_?  
  { YN`H BFH  
  return (T & )r; r:F  
} COW}o~3-4  
template < typename T1, typename T2 > MxY/`9>E|+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xER\ZpA :,  
  { rb1`UG"h$  
  return (T1 & )r1; >TQH|}|6(y  
} ai nG6Y<O`  
} ; =|I>G?g-  
|lJX 3  
template <> \>C YC|  
class holder < 2 > @6mBqcE'?  
  { 'Y56+P\u  
public : =0G!f$7^i  
template < typename T > _~*,m#uxJ  
  struct result_1 N 5i+3&  
  { Dh5X/y  
  typedef T & result; H63,bNS s  
} ; _T2=J+"-Kp  
template < typename T1, typename T2 > )('%R|$ /  
  struct result_2 Gm(b/qDDe  
  { Kj<^zo%w  
  typedef T2 & result;  ^}:#  
} ; 3'^k$;^  
template < typename T > 6xZ=^;H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tQ H+)*  
  { %*&UJpbA  
  return (T & )r; o>7ts&rk  
} i K12 pw  
template < typename T1, typename T2 > S(uf(q|{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'UMXq~RMe  
  { wg0 \_@3  
  return (T2 & )r2; rMUT_^  
} xf b]b2  
} ; 4dhvFGlW  
`67[O4$<  
*,Za6.=  
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> >。 w9o^s5n  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: " t7M3i_  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: LxpuhvIO  
7oq[38zB  
return l(i, j) = r(i, j); mZx&Xez_G  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) cZT({uYGL  
M-;4   
  return ( int & )i; IdXZoY  
  return ( int & )j; CMn{LQcC  
最后执行i = j; 7{I h_.#  
可见,参数被正确的选择了。 1[jb)j1  
(y M^  
T'LIrf  
sgO'wXcoP  
dw TMq*e  
八. 中期总结 I('Un@hS  
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: v>Mnl  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $6CwkM:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (s{RnD  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor CE"JS-S?  
u-tQ9ioKC  
j%y$_9a7  
 +QE^\a  
m+#iR}*1L  
,}:G\u*Fu  
九. 简化 2 ho>eRX  
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。 KID,|K  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %zSuK8kxV  
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: 1&P<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 J]q%gcM  
  +-*/&|^等 7{xh8#m  
2. 返回引用。 !YP@m~  
  =,各种复合赋值等 YSj+\Z$(  
3. 返回固定类型。 P(;?kg}0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -CRra EXf8  
4. 原样返回。 fPrLM'  
  operator, ]>+PnP35G  
5. 返回解引用的类型。 Z*])6=2Q  
  operator*(单目) $DZHQH  
6. 返回地址。 <ERB.d!  
  operator&(单目) aDehqP6vf  
7. 下表访问返回类型。 @c ~)W8  
  operator[] 9 Rx s  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A.D{.a  
  operator<<和operator>> =+x yI  
[Tnsr(Z  
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。 EaWS. eK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: jZ%TJ0(H  
!o>H1#2l  
template < typename Left > /[9t`  
struct value_return e5OsI Vtjr  
  { sg8/#_S1i  
template < typename T > /"?HZ% W  
  struct result_1 UK{irU|\  
  { HXoX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3mSXWl^?  
} ; &E M\CjKv"  
<&!v1yR  
template < typename T1, typename T2 > YhRWz=l  
  struct result_2 /5#rADOS  
  { <HRBMSR+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; FVKW9"AyW  
} ; 8&Myva  
} ; -kS~xVS|  
9m-)Xdoy  
8v7 1e>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 93<:RV  
LPwT^zV&N  
下面我们来剥离functor中的operator() 0Hs|*:Y1D  
首先operator里面的代码全是下面的形式: S=xA[%5  
XUF\r]B,9  
return l(t) op r(t) [lk'xzE  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "7 v-` i  
return op l(t) k@ K7yK  
return op l(t1, t2) 3b YCOqG  
return l(t) op zh $}~RG[  
return l(t1, t2) op l?iSxqdT  
return l(t)[r(t)] \@>b;4Fb+N  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @w>zF/  
WsFk:h'r  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: tV9L D>3  
单目: return f(l(t), r(t)); nkv(~ej(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); KK,Z"){  
双目: return f(l(t)); QaGlR`Y  
return f(l(t1, t2)); 9 C{;h  
下面就是f的实现,以operator/为例 4G@nZn  
\j2;4O?`  
struct meta_divide zd_HxYrN  
  { X]loJoM9  
template < typename T1, typename T2 > |e a~'N1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `+#G+Vu5  
  { {}o>{&X  
  return t1 / t2; c>1RP5vx  
} `funE:>,  
} ; `]v[5E  
)>7%pz  
这个工作可以让宏来做: azP+GM=i7  
!WkIi^T  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3@n>*7/E  
template < typename T1, typename T2 > \ +m}Pmi$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; __@zTSVb  
以后可以直接用 eh*6cQ.0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `mH %!{P  
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 f(D_FTTO  
(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。。。) ]MtFf6&  
IZ3{>N V  
3u>8\|8wz  
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 h7X_S4p/Mg  
1ZJQs6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |xoF49  
class unary_op : public Rettype XCsiEKZ_i  
  { IkzTJ%>  
    Left l; OquAql:   
public : =N);v\ Q$!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} O9(r{Vu7u  
`Y40w#?uW  
template < typename T > dP]1tAO,y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {m8+Wju}  
      { K={qU[_O  
      return FuncType::execute(l(t)); OTB$V k  
    } l$*=<tV  
Q{QYBh&  
    template < typename T1, typename T2 > 7*wVI+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f-2$ L  
      { %b?$@H-Re  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); r$wZt  
    } ?@6/Alk  
} ; *FR$vLGn  
qP*}.Sqk7  
utlpY1#q/  
同样还可以申明一个binary_op r' BAT3  
ftk%EYT;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .w6eJ4 ]  
class binary_op : public Rettype O)R(==P26P  
  { r C[6lIP  
    Left l; "k$JP  
Right r;  6qo^2  
public : s,*c@1f?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l]2r)!Q7  
s]27l3)B  
template < typename T > MVCl.o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }i!pL(8;  
      { Z< b"`ty.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4\ /*jA  
    } aaWJ* >rJ  
UFn8kBk  
    template < typename T1, typename T2 > -m 5}#P89  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *B)yy[8j+  
      { ;P?q2jI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); FrTg4  
    } M] V.!z9B  
} ; {Z{o"56f  
'_+9y5  
^b?2N/m@  
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 +UWU|:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 P}3}ek1Ax  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) GgFi9Ffj  
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。 T&"i _no*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;eB ~H[S/  
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。。。 &[|VZ[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 mjnUs-`W|  
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) HO|-@yOF^  
下面是修改过的unary_op xcCl (M]+  
I12KT~z<r  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {#Q\z>  
class unary_op %NHYW\sKX  
  { N1--~e  
Left l; u~ F ;x Q  
  e5v`;(^M  
public : ek-!b!iI  
t]_S  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6a}r( yP  
ySN V^+  
template < typename T > DhKr;e  
  struct result_1 Yig0/ "  
  { MXAEX2xmme  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &w~Xa( uu  
} ; 0??Yr  
[!*xO?yCJ  
template < typename T1, typename T2 > EH9Hpo  
  struct result_2 ,qFA\cO*  
  { q@#BPu"\l  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L0h G  
} ; 1-;?0en&0  
jPu5nwvUV>  
template < typename T1, typename T2 > uVU`tDzd:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const udqge?Tz  
  { aSnp/g  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); CUmH,`hu  
} 89eq[ |G_  
$G?(OWI}l`  
template < typename T > %|Hp Bs#'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~\_T5/I%  
  { jD< pIHau  
  return OpClass::execute(lt(t)); H"YL k  
} j64 4V|z  
$@[)nvV\  
} ; }~enEZ  
%JoxYy-  
Xza4iV  
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 ,a(O`##Bn  
好啦,现在才真正完美了。 jqoPLbxT  
现在在picker里面就可以这么添加了: m3 IP7h'  
!QC<n/  
template < typename Right > u35q,u=I  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3B18dv,V  
  { Q)6va}2ai  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); CI^|k/  
} $iJnxqn  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 @!H '+c  
LDX*<(  
Jh2Wr!5  
#vnT&FN0[  
u(vw|nj`  
十. bind E[S':Q  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 @W9H9 PWv&  
先来分析一下一段例子 O3_B<Em  
co]Gmg6p  
Va9q`XbyO  
int foo( int x, int y) { return x - y;} V<0$xV1b|=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 d(l|hmj4j9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 i:Mc(mW  
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。 l BiovT  
我们来写个简单的。 ep?:;98|t  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0$Ff#8  
对于函数对象类的版本: _g6wQdxT  
d^aNR Lv  
template < typename Func > Y+|PY? ~  
struct functor_trait 0 BC`iql5  
  { zzf7S%1I  
typedef typename Func::result_type result_type; swZpWC  
} ; [ -12]3  
对于无参数函数的版本: [h", D5  
*)%dXVf  
template < typename Ret > i_Ar<9a~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?M"HXu  
  { &:auB:b  
typedef Ret result_type; 9t }xXk  
} ; 8eww7k^R  
对于单参数函数的版本: G2@KI-  
a/e\vwHLv  
template < typename Ret, typename V1 > ;eR{tH /4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (5(fd.m+_  
  { s`Vf+ l0  
typedef Ret result_type; x(6vh2#vD  
} ;  1~EO+  
对于双参数函数的版本: <JH9StGGc?  
33M}>$ZH  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > q%.bnF/Yd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4<yK7x  
  { '^1o/C  
typedef Ret result_type; $h]NXC6J  
} ; RUc\u93n  
等等。。。 *R!]47Y d  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $ 'u \B  
Iv1c4"  
template < typename Func > w{P6i<J  
struct func_return 62NkU)u  
  { ;&`:|Hf*  
template < typename T > |UZOAGiBg  
  struct result_1 5 ZUy:  
  { vTcZ8|3e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &?}1AQAYg  
} ; thQ J(w  
@ay|]w  
template < typename T1, typename T2 > P8]ORQ6 ZF  
  struct result_2 C,='3^Nc  
  { ReqE?CeV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /fC\K_<N  
} ; MBv/  
} ; LH.%\TMN$  
i0i`k^bA  
w=$'Lt!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 JP_kQ  
q-uLA&4  
template < typename Func, typename aPicker > L`pY27 |  
class binder_1 UhA_1A'B  
  { ul$omKI$}  
Func fn; .]zw*t*  
aPicker pk; xx6S`R6:  
public : $$~a=q,P[  
1!s!wQgS  
template < typename T > wJ(8}eI  
  struct result_1 "_oLe;?$c  
  { .SBc5KX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; jRwa0Px(  
} ; mOSCkp{<e  
\3: L Nt  
template < typename T1, typename T2 > 6.UKB<sV  
  struct result_2 1::LN(`<  
  { K /8qB~J*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6*V8k%H  
} ; }2mI*"%)\u  
GM77Z.Y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *CT.G'bQX  
Ba<#1p7_  
template < typename T > m/KjJ"s,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mMslWe  
  { fxOE]d8v  
  return fn(pk(t)); <\Vi,,  
} `L;OY 4  
template < typename T1, typename T2 > Bjtj{B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CJ:uYXJJ:z  
  { 8eN%sm  
  return fn(pk(t1, t2)); rF'<r~Lw  
} $oc9 |Q 7  
} ; k|l5"&K~.  
{Bc#?n  
=_uol8v  
一目了然不是么? ;i}i5yv2  
最后实现bind ^YqbjL  
dUZ$wbV%h  
iW":DOdi_  
template < typename Func, typename aPicker > Qz# 3p3N?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &6Ns7w6*z  
  { q< b"M$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); HmFNE$k  
} l-Fmn/V  
q'by;g*m  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ([1=>Jw"  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 aDXpkG0E  
# UjEY9"M  
十一. phoenix .byc;9M%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [:Xn6)qz  
va@XbUC  
for_each(v.begin(), v.end(), ?${V{=)*X'  
( 3 L*+8a  
do_ x{~_/;\p3  
[ e{:86C!d)  
  cout << _1 <<   " , " aQxe)  
] A}gYcc85Z  
.while_( -- _1), AVU7WU{  
cout << var( " \n " ) q$3HvZP  
) kGruo5A  
); CJ0$;et  
nhp)yW  
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: x Ridc^  
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 %;'~%\|dZM  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2$iw/ r  
那么我们就照着这个思路来实现吧: QZ#3Bn%B5  
:l4^iSf  
cxL,]27Bu  
template < typename Cond, typename Actor > s87 a %  
class do_while ,!jR:nApE  
  { >'ie!VW@  
Cond cd; f(^33k  
Actor act; ^NY+wR5Sn  
public : 7xz#D4[  
template < typename T > |}:e+?{o  
  struct result_1 bGhhh/n  
  { LH bZjZ2  
  typedef int result_type; %f_FGh  
} ; tP&{ J^G  
7 FEzak'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} gQu\[e%mVo  
eB)UXOu1  
template < typename T > ZDW,7b% U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )hePN4edj  
  { }<E sS  
  do 5%EaX?0h+  
    { /\6}S G;  
  act(t); >3<&V{<K  
  } Dr4?Ow  
  while (cd(t)); WW)_Wh  
  return   0 ; 5dbX%e_OP  
} qxRT1B]{Wx  
} ; D7 %^Ly  
yjeqv-7  
I|GV :D  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,oC= {^l{  
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。 5hlJbWJa  
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。 kt;}]O2%R  
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。 s4^[3|Zrr0  
下面就是产生这个functor的类: Iz 1*4@  
?psOj%  
]!n*V/g  
template < typename Actor > hz&^_ G6`  
class do_while_actor ]|H]9mys98  
  { n P0Ziu'{  
Actor act; jI@bTS o  
public : %Y#[% ~|(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} aa%Yk"V @  
@SX%? mk8G  
template < typename Cond > 9{au leu R  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; " 8~f  
} ; m0dFA<5-  
iKP\/LR<n  
pZni,< Q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 SQz$kIZR  
最后,是那个do_ g?k#wj1uH  
WM~J,`]J  
}TXp<E"\  
class do_while_invoker &!3VqHQ`  
  { PM#$H  
public : V\e13cL]  
template < typename Actor > `?Y_0Nh>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const g_-?h&W  
  { H24ate?t,  
  return do_while_actor < Actor > (act); @g@ fL%  
} Oc^6u  
} do_; Rx@%cuP*  
f(@"[-[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? xCmI7$uQ#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ')Dp%"\?  
最后来说说怎么处理break和continue 9-X{x95]  
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。 +35)=Uov  
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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