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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  rp=Y }  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 i':a|#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, Mb-AzGsV  
v(zfq'^%`  
ATjE8!gO!  
+asO4'r  
  class filler TT={>R[B  
  { *z&hXYm  
public : dUv(Pu(.#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} m]Mm (7v(  
} ; "-S@R=bi  
>65\  
N v6=[_D  
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: Z29aRi  
#fb &51  
"(Nt9K%P)  
K94bM5O 1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ij?Ww'p9>  
]q/USVj{  
k:URP`w[X=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (*9-Fa  
3~?m?vj|Y  
n?"("Fiw  
J3$@: S'  
二. 战前分析 tGF3Hw^mS  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 tac\Ki?  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 g]E3+:5dk  
 F |aLF{  
9 dK`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !C ZFbz~:  
  /* --------------------------------------------- */ }=|plz}  
vector < int *> vp( 10 ); /7x1Z*Hg  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); gux?P2f  
/* --------------------------------------------- */ <`WcI`IA b  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); d>V#?1$h  
/* --------------------------------------------- */ F?t;bV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  3Hi8=*  
  /* --------------------------------------------- */ + ]iK^y-.r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }ld^zyL  
/* --------------------------------------------- */ ^U##9KkP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `pF7B6[B  
&Bqu2^^  
i&{%} ==7  
;9LOeH?  
看了之后,我们可以思考一些问题: l#Vg=zrT  
1._1, _2是什么? ,c&gw tdl  
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。 k 7:Z\RGy  
2._1 = 1是在做什么? H4$f+  
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。 $W%-Mm  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 w~yC^`  
+.Xi7x+#O  
rQosI:$  
三. 动工 wNU;gz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: E6z&pM8<8  
.y lvJ$  
k5Su&e4]]  
s6'=4gM  
template < typename T > + )[@  
class assignment TFAR>8Nm  
  { u60RuP&  
T value; F|@\IVEB]  
public : Wg20H23XW  
assignment( const T & v) : value(v) {} '.C#"nY>1  
template < typename T2 > v0?SN>fZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } vmh>|N4a7  
} ; h1l%\3ZH  
&x;n^W;#  
>GLoeCRNu  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 cICf V,j  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <@Vf:`a!P>  
`F3wO!  
E^$8nqCL:  
lQEsa45  
  class holder EWQLLH"h  
  { `?b'.Z_J  
public : wJ7^)tTRF  
template < typename T > %k~ezn  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Dt{WRe\#  
  { (L yKo  
  return assignment < T > (t); K)5j  
} aNA ]hl  
} ; E^Q J50  
q^?a|l  
tzv4uD]  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: _GrifGU\  
:wG )  
  static holder _1; jw`05rw:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 sG)aw`_j  
jOzi89  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tY: Nq*@  
而不用手动写一个函数对象。 zWH)\>X59  
_,IjB/PR(  
ib~i ^_p  
}r@yBUW  
四. 问题分析 r-yUWIr S  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 tP"6H-)X&  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 /V63yzoY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (w:,iw#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &AWrM{e  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *")*w> R  
A=IpP}7J  
五. 问题1:一致性 *C<;yPVc  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| >oO]S]W  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Z4rk$K'=1w  
dfKGO$}V  
struct holder Ow.DBL)x'>  
  { 1z-A3a/-  
  // 5+;Mc[V3-  
  template < typename T > >^GV #z  
T &   operator ()( const T & r) const |:.Uw\z5'  
  { <i]0EE}%  
  return (T & )r; s]|tKQGl,  
} 79D~Mau#  
} ; qDYNY`  
1U/RMN3`  
这样的话assignment也必须相应改动: :~#)Xa0I  
W]bgWKd  
template < typename Left, typename Right > vhAgX0k  
class assignment a2tEp+7?  
  { GM?s8yZ<  
Left l; aKWxLe  
Right r; RRV%g!  
public : k!}(a0h  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Em^~OM3U$q  
template < typename T2 > M=lU`Sm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .a7RGT3]m  
} ; CtV|oeJ  
gPT_}#_GxM  
同时,holder的operator=也需要改动: 8?Ju\W  
^L)TfI_n  
template < typename T > T&+3Xi:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const DBL@Mp[<  
  { 2QM{e!9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); FO%pdLs,  
} s\pukpf@  
8Znr1=1   
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。 6ulx0$[  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &(A#F[ =0  
dH PvVe/  
return l(rhs) = r; nc\`y,>l8  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Wbei{3~$Y"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8'jt59/f  
0<a|=kZ  
template < typename Tp > 2l+L96  
class constant_t d}':7Np  
  { MP)Prl>  
  const Tp t; ()bQmNqmO=  
public : u~ipB*Zf  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} aHmg!s}&  
template < typename T > $ P 5K   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X:$vP'B>  
  { 7C 0xKF  
  return t; PfRA\  
} *1{A'`.=\  
} ; v/9ZTd  
.P aDR |!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 mL2J  
下面就可以修改holder的operator=了 Wc2&3p9 c  
@#OL{yMy  
template < typename T > 8=TC 3]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const HI 1T  
  { 7Q9Hk(Z9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); OKlR`Vaty  
} GIH{tr1:<  
wT\BA'VQ  
同时也要修改assignment的operator() l<GN<[/.+  
\t&! &R#  
template < typename T2 > TB* t^ E  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } G}g;<,g~  
现在代码看起来就很一致了。 6XF Ufi+  
]vvA]e  
六. 问题2:链式操作 Sx'oa$J  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7@\.()  
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。 "Zh,;)hS  
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。 L"vrX  
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。 _ia&|#n  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Gd_0FF.  
,v K%e>e&  
template < typename T > {VW\EOPV~  
struct result_1 Pz{MYw  
  { &qG/\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; KR?aL:RYb  
} ; q,L>PN+W  
* 3fl}l  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: B qX"La,  
-0kMh.JYR  
template < typename T > $<nRW*d  
struct   ref R}gdN-941  
  { \efDY[j/  
typedef T & reference; N,-C+r5}<4  
} ; &gY578tU  
template < typename T > :ig=zETM  
struct   ref < T &> # o/;du  
  { .1RQ}Ro,<  
typedef T & reference; <ef O+X!  
} ; JAd .\2%Y  
/y{: N  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [mu8V+8@d4  
#$xtUCqX  
template < typename T > pNOE KiJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~6n|GxR.[  
  { PiM(QR  
  return l(t) = r(t); 5?SE?VC=t  
} 2|lR@L sr  
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。 zPp22  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 v4s4D1}  
bWp:!w#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 W ,6q1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^3$U[u%q/{  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "h_f- vP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,--#3+]XU  
最后的布局是: f}(4v1 T  
                Add @y7KP$t  
              /   \ IC'+{3.m8  
            Divide   5 F t11?D B  
            /   \ d9:I.SA)E  
          _1     3 dY&v(~&;]  
似乎一切都解决了?不。 #~nXAs]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。 jyW={%&  
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。 " $farDDoF  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: hGY-d}npAJ  
/)J]ItJlz  
template < typename Right > _ikKOU^8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const O U7OX]h  
Right & rt) const ]NTQF/   
  { !AE;s}v)0{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &,%n  
} 4)tY6ds)r|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .:}<4;Qz94  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Yq00<kIDJ  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 S1^/W-yoc~  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 r+ 8Tp|%  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Db|JR  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?  VQH48{X  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: [k\VUg:P  
/!5ohQlPJ  
template < class Action > PWl;pBo  
class picker : public Action Lm=EN%*#9  
  { ]^>Inh!  
public : bT2c&VPCE  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {U_ ,y(V  
  // all the operator overloaded 7QTS@o-  
} ; k{;?>=FH!  
mz.,j(Ks-  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 GBb8 }lx  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: I\6C0x  
%/w-.?bX  
template < typename Right > eR5q3E/;G  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const eC"e v5v  
  { A+M4=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /} PdO  
} 6jc5B#  
b}Gm{;s!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > L]z8'n,  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 1$E[`` n  
/]z #V'  
template < typename T >   struct picker_maker ZrEou}z(*  
  { 153*b^iDBh  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 18%$Z$K,  
} ; seK;TQ3/7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > VdM Ksx`r  
  { u->[ y1JY  
typedef picker < T > result; V=+|]`  
} ; D.{vuftu  
==?wG!v2h  
下面总的结构就有了: HLDv{G'7  
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。 \[{8E}_"^  
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。 P{K\}+9F   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5 ,MM`:{{  
至此链式操作完美实现。 [rcM32  
:!Q(v(M  
Pzzzv^+  
七. 问题3 4K:Aqqhds  
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。 )fXw~  
F~eYPaEKy!  
template < typename T1, typename T2 > z.hq2v  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U9`Co&Z2  
  { 4uO88[=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >qy62:co  
} ]Whv%  
TxQsi"0c  
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: SHPDbBS  
d1g7:s9$0  
template < typename T1, typename T2 > (G+)v[f  
struct result_2 ZK t{3P  
  { 'j'6x'[> ]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; THOYx :Nr;  
} ; .{t5_,P  
jNX6Ct?  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? W7|nc,i0\  
这个差事就留给了holder自己。 _X?_|!;J  
    [^a7l$fmi  
8u)>o* :  
template < int Order > k8n9zJ8  
class holder; sSKD"  
template <> )UU`uzU;u  
class holder < 1 > ehr\lcS<  
  { 8hww({S2  
public : 30I-E ._F  
template < typename T > u8?$W%eW  
  struct result_1 g; -3  
  { 9 AD*  
  typedef T & result; Da[#X`Kp$  
} ; m\&99-j:@b  
template < typename T1, typename T2 > KI\bV0$p<  
  struct result_2 `*Wg&u  
  { L:&'z:,<  
  typedef T1 & result; e`LvHU_0  
} ; Xl<*Fn?  
template < typename T > @Zhd/=2[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t;3).F  
  { +}udIi3:l  
  return (T & )r; Qo3Enwap=  
} GE] QRKf  
template < typename T1, typename T2 > s^PsA9EAn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9Ut eD@*  
  { <6.`(isph  
  return (T1 & )r1; X^&--@l}T!  
} R>Ox(MG  
} ; um/F:rp  
[C-FJ>=S  
template <> GK6~~ga=  
class holder < 2 > @||nd,i`n~  
  { N@X6Z!EO  
public : It2:2  
template < typename T > {C]tS5$Z  
  struct result_1 _Hx'<%hhI  
  { TEer>gD:v  
  typedef T & result; G,WLca[  
} ; ]!"7k_  
template < typename T1, typename T2 > x5g&?2[  
  struct result_2 8]#J_|A6Z  
  { =s.0 f:(  
  typedef T2 & result; #$U/*~m $  
} ; k&[6Ld0~56  
template < typename T > W"\`UzOLQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T%"wz3~  
  { 5sEk rT '  
  return (T & )r; ep5`&g]3  
} \TzBu?,v8  
template < typename T1, typename T2 > #:Q\   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QS4~":D/C  
  { S~m8j |3K  
  return (T2 & )r2; yfqe6-8U  
} 7zN7PHT=$t  
} ; k`'*niz  
Ke#Rkt  
C %j%>X`  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 g 6?y{(1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: fWIWRsy%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: lOb(XH9  
X<W${L$G  
return l(i, j) = r(i, j); b ~]v'|5[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) V4Qy^nn1  
"85)2*+  
  return ( int & )i; e1V1Ae  
  return ( int & )j; u^'X>n)oL#  
最后执行i = j; +o,f:Ih  
可见,参数被正确的选择了。 %)d7iT~M  
`25<;@  
9zx9t  
p74Nd4U$s  
 |#xBC+  
八. 中期总结 3H>\hZ  
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: G<rAM+B*g  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ;ioF'ov  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Zf??/+[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor fpO2bD%$8  
l  LBzY`j  
G|t0no\f  
H<nA*Zf2@R  
XN\rq=  
#Rs5W  
九. 简化 .*+jD^Gr  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 T~ XKV`LQ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {{pN7Z  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: y= 8SD7P'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {5ehm  
  +-*/&|^等 B=r+ m;(  
2. 返回引用。 |{,c2 Ck:N  
  =,各种复合赋值等 ZifDU@J$t  
3. 返回固定类型。 uB6Mj dp6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?djH!  
4. 原样返回。 I^n,v) 8  
  operator, JXt_  
5. 返回解引用的类型。 &VCg`r-{~  
  operator*(单目) EK Q>hww8  
6. 返回地址。 )@tHS-Jf  
  operator&(单目) F]<2nb7  
7. 下表访问返回类型。 96; gzG@1!  
  operator[] Ut/%+r"s  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .>}Z3jUrf  
  operator<<和operator>> 8y[Rwa  
bl10kI:F  
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。 ?y  "M>#  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p*1 B *R  
R S>qP;V*-  
template < typename Left > sC2NFb-+&  
struct value_return !N][W#:  
  { UbIUc}ge  
template < typename T > k3Puq1H  
  struct result_1 @li/Y6Wh  
  { {z;K0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0#m=76[b  
} ; NP4u/C<  
6u`$a&dR'l  
template < typename T1, typename T2 > A |U0e`Iw  
  struct result_2 *.1#+h/]3  
  { =C|^C3HK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; xwwL  
} ; (KPD`l8.  
} ; Z?&ZgaSz  
b53s@7/mq  
:}#j-ZCC"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait xDS]k]/(T  
7.)_H   
下面我们来剥离functor中的operator() 3'0Jn6(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: tt6GtYrC 1  
G-:7,9  
return l(t) op r(t) 7>0/$i#'Vl  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) x]R0zol  
return op l(t) 6T_Ya)  
return op l(t1, t2) cc1M9kVi  
return l(t) op |]Hr"saO0  
return l(t1, t2) op +n%8*F&  
return l(t)[r(t)] )7#3n(_np  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] kaIns  
\PG_i'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: X Vo+ <&  
单目: return f(l(t), r(t)); 2\#$::B9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ZTB6m`  
双目: return f(l(t)); 0 xvSi9  
return f(l(t1, t2)); %uiCC>cC  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,R7j9#D  
XJwgh y?(  
struct meta_divide 4L97UhLL  
  { ;nAx@_ab^  
template < typename T1, typename T2 >  <pD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?s)6 YF  
  { V|awbff:  
  return t1 / t2; Tks1gN^^  
} nKEw$~F  
} ; YV>&v.x0;  
d@b2XCh<K  
这个工作可以让宏来做: (Gapv9R  
VpY,@qh  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ J*6B~)Sp@  
template < typename T1, typename T2 > \ XgeUS;qtta  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7Xh @%[   
以后可以直接用 )"2eN3H/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,4-],~T  
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 tuY= )?  
(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。。。) 9JILK9mVO  
C}L2'l,  
*&+zI$u(  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 yOP$~L#TWs  
0&\71txrzg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DPmY_[OAE  
class unary_op : public Rettype .vi0DuD6  
  { ^4Se=Hr z2  
    Left l; uFlf#t =  
public : nT}i&t!q8@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q{miI N  
\.P#QVuQ  
template < typename T > P"@^BQ4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WqCj;Tj|  
      { z  fy(j  
      return FuncType::execute(l(t)); *UG?I|l|I  
    } $kkL)O*"]  
VOg'_#I  
    template < typename T1, typename T2 > -?IF'5z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ``{GU}n  
      { N6A|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); xnw'&E  
    } 2<'ol65/c  
} ; :eevc7  
I,]q;lEMt  
:RBeq,QaO  
同样还可以申明一个binary_op iHQ$L# 7  
Z;0<k;#T(p  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t9lf=+%s  
class binary_op : public Rettype EW `WFBjj  
  { -0NkAQrg  
    Left l; )?LZg<<   
Right r; >dwWqcP  
public : hm<:\(q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A4KkX  
cqm:[0Xf5>  
template < typename T > jj ' epbA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X V)ctF4  
      { :TV`uUE  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); LA/Qm/T  
    } :vaVghN\  
Wu8zK=Ve(  
    template < typename T1, typename T2 > ^.~e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jv]$@>#  
      { wMCgL h\wi  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;W\?lGOs{  
    } 6UqDpL7^U  
} ; 13Q87i5B  
*Aug7 HlS  
p^ OHLT  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ZcTjOy?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ahr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) L EFLKC  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 xv%]g= Q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! iYlkc  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 W}%[i+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6%wlz%Fp  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) "t-9q  
下面是修改过的unary_op |=:hUp Jp  
r;wm`(e  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > l%2 gM7WMY  
class unary_op #v6<9>%  
  { u1. 0-Y?  
Left l; Y&DoA0/y  
  r{Mn{1:O  
public : ?papk4w  
)6o%6$c  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} GsiKL4|mj  
h1f 05  
template < typename T > HoeW6UV  
  struct result_1 T;S6<J  
  { S{{wcH$n'i  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :1]J{,VG  
} ; 1vJj?Uqc  
~K(mt0T )  
template < typename T1, typename T2 > BV}sN{  
  struct result_2 $Ny:At  
  { WfTl\Dxw  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `9\^.g)  
} ; Z4gn7 'V  
*|;`Gp  
template < typename T1, typename T2 >  &!wtH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K\mFb  
  { KUHkjA_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Dg}EI^ d  
} |nqN95'u+]  
79h'sp6;  
template < typename T > [N"=rY4G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ph%t #R  
  { mDuS-2G=D  
  return OpClass::execute(lt(t)); LE?sAN  
} {V8uk $  
u?'J1\z  
} ; 7[0CVWs,  
4jjo%N  
}n"gX>e~  
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 BhiOV_}Hn  
好啦,现在才真正完美了。 .VohW=D3  
现在在picker里面就可以这么添加了: |M18/{  
=hI;5KF  
template < typename Right > TS=U%)Ik  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0E{DO<~  
  { 7E5 =Qx  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \i<7Lk  
} \+x#aN\  
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。 3|EAOoWnK  
= U[$i"+  
H%i [;  
u Qg$hS  
;w._/  
十. bind aO bp"  
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。 z$M-UxY  
先来分析一下一段例子 9eR";Wm])  
J]Rh+@r.  
lfr^NxOU  
int foo( int x, int y) { return x - y;} m SO7r F  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 sG^{ cn  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 C@pn4[jTl  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 19%zcYTe  
我们来写个简单的。 C3 BoH&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {j4&'=C:  
对于函数对象类的版本: JcfGe4  
!:}m-iqQ1  
template < typename Func > Deq@T {  
struct functor_trait %:OX^ ^i;  
  { nE bZ8M  
typedef typename Func::result_type result_type; E*s _Y  
} ; Zt9ld=T  
对于无参数函数的版本: _!w69>Nj  
9Q 7342  
template < typename Ret > KJs`[,;<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Kb'4W-&u!  
  { LX=cx$K  
typedef Ret result_type; %Z-xh< &  
} ; u 7 <VD  
对于单参数函数的版本: +&E\w,Vq^  
p=|S %  
template < typename Ret, typename V1 > ]!s@FKC{;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > b tbuE  
  { {z9z#8`C;  
typedef Ret result_type; o'Y/0hkh  
} ; EZT 8^m  
对于双参数函数的版本: $ % B  
*Y!RU{w+Z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > b~<:k\EE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @3~Wukc  
  { 6^2='y~e  
typedef Ret result_type; _@ g\.7@0G  
} ; a :cfr*IsK  
等等。。。 YtXd>@7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy *&V"x=ba,  
cyh ;1Q  
template < typename Func > ,-DU)&dF  
struct func_return !\'HKk~V  
  { *nv ^s  
template < typename T > CdtCxy5  
  struct result_1 /-(OJN5F^  
  { ,jl4W+s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mXyg\5  
} ; q%,y66pFr  
~ftR:F|9  
template < typename T1, typename T2 > ]3Jb$Q@  
  struct result_2 7loWqZ  
  { V6kDyl(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; = '-/JH~  
} ; 5X uQQ!`  
} ; R38 \&F  
Yjl:i*u/  
$I<\Yuy-M9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 D u_ ;!E  
{!!8 *ix  
template < typename Func, typename aPicker > (`R heEg@f  
class binder_1 _ x$\E  
  { j+>N&.zs  
Func fn; .B'ws/%5\  
aPicker pk; qca=a }  
public : Pu'NSNT  
;*d?Qe:  
template < typename T > sLSH`Xy?5  
  struct result_1 ;wZplVB7y  
  { :b!&Xw$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9%m^^OOf  
} ; xU(b:D Z  
by$mD_sr  
template < typename T1, typename T2 > rqKK89fD'  
  struct result_2 ^b^buCYw  
  { Z4m+GFY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =c%gV]>G  
} ; FV/lBWiQQ  
_<l)4A3rS  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0C6T>E7  
7y$U$6  
template < typename T >  RcZ&/MY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vYq"W%  
  { kovJ9  
  return fn(pk(t)); pIKfTkSqH  
} S%wd Xe  
template < typename T1, typename T2 > #eF k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }C$D-fH8sW  
  { EOS[MjX+J  
  return fn(pk(t1, t2)); 1bjWWNzQA  
} D8{f7{nY  
} ; GC(QV}9z"  
 sHOBT,B  
X+ /^s)  
一目了然不是么? NS "1zR+  
最后实现bind <S12=<c?'  
DU-dIq i  
K?yMy,9%Yw  
template < typename Func, typename aPicker > m;qqjzy  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) AE Abny q  
  { V@\u<LO0G  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =dp`4N  
} R'oGsaPB2  
} V"A;5j`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 WE+Szg(4x  
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。 /4upw`35]  
c@KNyBy2  
十一. phoenix Jn9 {@??  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6.a|w}C`  
zXkq2\GHA  
for_each(v.begin(), v.end(), k4` %.;  
( i 1GQ=@  
do_ we kb&?  
[ s=Kz9WLy  
  cout << _1 <<   " , " MVEh<_  
] =p dLh  
.while_( -- _1), 474 oVdGx  
cout << var( " \n " ) }n +MVJ;dG  
) (@bq@0g  
); 'u_j5  
4~hP25q  
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: TxTxyYd  
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 TiJ \J{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gb}ov* *  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }^*`&Lh  
qV-1aaA  
uX6rCokr  
template < typename Cond, typename Actor > & sXMB  
class do_while sXY{g0%  
  { o ?aF  
Cond cd; g``S SU  
Actor act; Q,};O$h  
public : 4Vd[cRh2  
template < typename T > gyU=v{].  
  struct result_1 XG5"u  
  { 7UUu1"|a|  
  typedef int result_type; \vuWypo  
} ; !P6?nS  
;Q[E>j?w=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ( v$ i  
Qz$Wp*  
template < typename T > _P%PjFQ)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  \7e4t  
  { M" $g*j  
  do IU"8.(;o  
    { LCb0Kq}*/(  
  act(t);  }s8xr>  
  } Wxi;Tq9C@_  
  while (cd(t)); Q v},X~^R  
  return   0 ; {#&D=7LP  
} JtF)jRB0,  
} ; { 3 "jn  
@[Wf!8_  
 vF'IK,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). GbvbGEG  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 hK3Twzte  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 8L`wib2  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 zv^+8h7k  
下面就是产生这个functor的类: xJOp ~fKG  
SE$l,Z"[*b  
Q_*.1L  
template < typename Actor > &0{&4,  
class do_while_actor BT f  
  { |Vp ?  
Actor act; ZR8y9mx2"  
public : V-"#Kf9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} aaI5x  
SXV2Y-  
template < typename Cond > aLwEz}-   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; EWWCh0 {  
} ; Iomx"y]9  
oMNBK/X_  
F'ez{ B\AX  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 gUiZv8C  
最后,是那个do_ VuH }@  
tn|H~iF{  
V Y@`)  
class do_while_invoker m=w #l>!  
  { zJOyr"B'8  
public : 9|K :\!7  
template < typename Actor > 0 Cyus  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const VI.Cmw~S  
  { "DRiJ.|APs  
  return do_while_actor < Actor > (act); C @P$RVS  
} -y/Y%]%0  
} do_; 1b@]^Ue  
[5GzY`/m  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? S5cs(}Bq  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  7uzc1}r  
最后来说说怎么处理break和continue 0bu!(Tpg7  
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。 qR4-~ p 8  
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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