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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda hNR >Hy\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 dZ]\1""#H  
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, 4?*"7t3  
i}$N&  
S#0|#Z5qD  
WO \lny!  
  class filler I%zo>s6  
  { 8G[Y9A(bmP  
public : #LNB@E  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} pn_gq~5ng  
} ; t+4%,n f_1  
&:cTo(C'  
C Sk  
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: >{LJ#Dc6  
m|?" k38  
5@%=LPV  
g8iB;%6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /kviO@jm4(  
$Zu4tuXA  
7PQj7&m  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 g)r ,q&*  
wHN` - 5%  
onJ[&f  
M'!!EQo  
二. 战前分析 Velbq  
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。 ,n,7.m.D  
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 ;uWI l  
<x%my4M  
loqS?bC ]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -WHwz m  
  /* --------------------------------------------- */ >* Qk~kv<%  
vector < int *> vp( 10 ); BS<>gA R;/  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); E<m"en&v  
/* --------------------------------------------- */ Dk{nOvZu<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "6 Hj ji@A  
/* --------------------------------------------- */ Vo9)KxR  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); abk:_  
  /* --------------------------------------------- */ [F>n!`8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :+Je989\[C  
/* --------------------------------------------- */ .D2ub/er  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0?4^.N n3  
 V\7u  
cX=b q_  
Dil4ut- $  
看了之后,我们可以思考一些问题: {*]= qSz  
1._1, _2是什么? '?!<I  
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。 &MGgO\|6  
2._1 = 1是在做什么? Z`1o#yZ  
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。 A`8}J4  
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。 ~zOU/8n ,F  
o'}Z!@h  
qI%9MI;BV  
三. 动工 QX~72X=(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: xyJgHbml  
<wGT s6  
Xk fUPbU  
qP.VK?jF|  
template < typename T > );.<Yf{c  
class assignment qaSv]k.  
  { s].Cx4VQ  
T value; 0#[Nfe*  
public : [.#$hOsNR  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;7og  
template < typename T2 > b8-^wJH!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1nM?>j%k  
} ; Ei(`gp  
1~ZHC[ `  
B(vz$QE,$r  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %$-3fj7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment HvfTC<+H  
F9G$$%Q-Z  
[~r $US  
nv|y@! (  
  class holder 6nk|*HPz  
  { JC?V].) y5  
public : W;x LuKIG  
template < typename T > g8@i_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [z t&8g  
  { )UU6\2^  
  return assignment < T > (t); &(U=O?r7  
} Ita!07  
} ; HQ#L |LN  
ha'm`LiX  
.;sPG  
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: k/rkJ|i+p  
{}gk4 xr  
  static holder _1; pDS4_u  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 fHp#Gi3Lz  
M]:B: ;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sy#j+gZ   
而不用手动写一个函数对象。 L1w4WFWO  
o\YdL2:X  
KE1@z]  
]tV{#iIJ*  
四. 问题分析 *xNjhR]7v  
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。 ^Q+5M"/8  
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。 @ShJ:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 j{+I~|ZB,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 H ;}ue  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,UJPLj^  
n7<-lQRaxZ  
五. 问题1:一致性 Xpz-@fqKdf  
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?| %[F;TZt  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6*oTT(0<p  
vb2O4%7tw  
struct holder |"&4"nwa  
  { .:Xe*Q  
  // N@ tb^M  
  template < typename T > ~9 nrS9)  
T &   operator ()( const T & r) const k5<0M'  
  { S^_yiV S  
  return (T & )r; lk'jBl%  
} Zl/+HU~  
} ; 9_^V1+   
~$9"|  
这样的话assignment也必须相应改动: 6h"? 3w  
T[K?A+l  
template < typename Left, typename Right > Z.f<6<gF  
class assignment JugQ +0  
  { F#9KMu<<cI  
Left l; l@9:V hU(  
Right r; _E-GHj>k z  
public : SQCuY<mD  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Hd}t=6  
template < typename T2 > ^8t*WphZC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } vx,6::%]  
} ; )CU(~s|s  
ov}{UP]a?  
同时,holder的operator=也需要改动: l1j   
;L{y3CWT  
template < typename T > $9b6,Y_-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0a;zT O/"v  
  { D'=`O6pK  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (bXp1*0 ;  
} wn.0U  
>@\-m  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 2 z l  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4}b:..Ku  
+DDvM;31w  
return l(rhs) = r; DGUU1 vA  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 hkm3\wg  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: B9 {DO  
}6(:OB?  
template < typename Tp > p`ZGV97  
class constant_t t)ry)[Dxv  
  { *gKr1}M  
  const Tp t; cE#Y,-f  
public : ucO]&'hu:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Kqjeqr@)  
template < typename T > b?^<';,5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &0blHDMj{#  
  { 'S ;vv]}Gs  
  return t; 4WnxJ]5`  
} 7~f l4*  
} ; A).AAr  
>l[N]CQ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 rGO 3  
下面就可以修改holder的operator=了 d":{a6D*d  
'f!Jh<i  
template < typename T > an$h~}/6:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Mqy`j9FbL  
  { Ku# _   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); b s*Z{R  
} 43fA;Uc{Y`  
CbQ%[x9|  
同时也要修改assignment的operator() ]+S QS^4  
)FCqYCfk  
template < typename T2 > n(MEG'9}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } sJvn#cS  
现在代码看起来就很一致了。 `_ L|I s=n  
7u(i4O& k  
六. 问题2:链式操作 Ved:w^ ,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 F!<x;h(  
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。 8hY)r~!b'  
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。 G 0 yt%qHE  
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。 q5Mif\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1jb@n xRjO  
DKH9 O  
template < typename T > w[_Uv4M  
struct result_1 _69\#YvCG  
  { ' ga2C\)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5sUnEHN  
} ; YG|T;/-  
}Z=Qy;zk  
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: pq`MO .R  
1x)%9u}  
template < typename T > .:/@<V+K  
struct   ref  q\"$~*  
  { N"{o3QmA  
typedef T & reference; V-|}.kOH2  
} ; XQPJ(.G  
template < typename T >  0]HI c  
struct   ref < T &> Wov_jVdN\  
  { ZG|T-r;~  
typedef T & reference; SfR_#"Uu  
} ; 5{[0Clb)  
dWSH\wm+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: gS 3&,^  
8a {gEZT,  
template < typename T > 6P8X)3CE<T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const o\#e7Hqbh  
  { y.2 SHn0  
  return l(t) = r(t); 6]*qx5m`<l  
} ^S @b*  
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。 |Ca n  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 J)_ 42Z  
$Re %+2c  
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 &iivSc;#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ljRR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 sj~'.Zs%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1+Oo Qs  
最后的布局是: b7/4~_s  
                Add ZhU2z*qN#  
              /   \ }^t?v*kcA  
            Divide   5 5q[@N  J  
            /   \ uNjy&I:  
          _1     3 Q]C1m<x  
似乎一切都解决了?不。 ijfT!W  
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。 mvxvX!t  
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。  R !HL+  
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: 2 Qy&V/E ?  
~}fpe>M:  
template < typename Right > &H6Fkza;4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const QQJ cvaQ  
Right & rt) const :1Ay_ b_J  
  { 4T" P #)z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *(J<~:V?  
} ;S/fe(C   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =:DNb(  
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。 IN"qJ3<k  
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。 E*zk?G|  
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。 +9t@eHJT1  
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。 fsu'W]f  
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? ]v#Q\Q8>  
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: mb/Y  
tfO _b5g  
template < class Action > 9ZwhC s O  
class picker : public Action Ru/3>n  
  { i*3'O:Gq  
public : a[!':-R`s  
picker( const Action & act) : Action(act) {} YGB|6p(  
  // all the operator overloaded /@K?W=w4  
} ; :hr%iu  
8@!SM  
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。 xM(  
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: G 8@%)$A  
F-m1GG0s  
template < typename Right > e2>gQ p/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6xwC1V?:0t  
  { (Xx @_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); NW$Z}?I  
} &Ef'5  
U<t Qj`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 0>vm&W<?)  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ke0Vy(3t{h  
zK}.Bhj#  
template < typename T >   struct picker_maker JP#m} W  
  { -<.>jX  
typedef picker < constant_t < T >   > result; x~ I cSt  
} ; ?AR6+`0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4&tY5m>  
  { )<+Z,6  
typedef picker < T > result;  (1ebE  
} ; =6>mlI>i  
*ood3M[M^  
下面总的结构就有了: xf|=n  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 3oj30L.  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 HG3jmI+u>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >%{h_5  
至此链式操作完美实现。 +IMP<  
,ua]h8  
:t(}h!7  
七. 问题3 'O CVUF,  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 rz4S"4  
:E.mU{  
template < typename T1, typename T2 > *fl1 =Rfr  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >[[< 5$,T  
  { {Tx+m;5F  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,^/;!ErR$  
} *}FoeDe  
|(Sqd;#v  
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: ^#;2 Pd>  
 7p{lDQ  
template < typename T1, typename T2 > .S[5CO^  
struct result_2 [qc90)^Q,  
  { wEk9(|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /#blXI  
} ; p< XjiRq  
?=6zgb"9-  
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? ezFyd'P  
这个差事就留给了holder自己。 zdtzR<X   
    {R(q7ALR  
@D%VV=N~[  
template < int Order > 6x_8m^+m  
class holder; F<o J  
template <> [mX\Q`)QP  
class holder < 1 > h|wy vYKZ  
  { 5'@}8W3b  
public : yVSJn>l!  
template < typename T > M^H357r%  
  struct result_1 Xod#$'M>  
  { _bW#* Y5  
  typedef T & result; T<!TmG  
} ; oA`Ncu5  
template < typename T1, typename T2 > Dzb@H$BQ7  
  struct result_2 S);bcowf_  
  { zvE]4}VL?  
  typedef T1 & result; n{|~x":9V  
} ; :0r@o:H  
template < typename T > Xq9%{'9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Nq-qks.&  
  { >[NNu Y~  
  return (T & )r; ~|riFp=J  
} 0&zp9(G5  
template < typename T1, typename T2 > ZjbMk 3Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -GQ`n01  
  { Y'58.8hl  
  return (T1 & )r1; C&r&&Pw  
} p9fx~[_5/  
} ; nD|Bo 9  
?z p$Wz;k  
template <>  zoA]7pG-  
class holder < 2 > !Vy/-N  
  { 7N 7W0Ky  
public : L -<!,CASW  
template < typename T > ZxY%x/K  
  struct result_1 Ee^2stc-  
  { XXvM*"3D5  
  typedef T & result; 1ih|b8)Dn  
} ; y3 kXfSe  
template < typename T1, typename T2 > 0rooL<~fa  
  struct result_2 _>0 I9.[5  
  { KftZ ^mk+p  
  typedef T2 & result; uK1DC i  
} ; .*i.Z   
template < typename T > l.El3+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (6!W8x7  
  { !np-Jmi  
  return (T & )r; +uLl3(ml  
} p{NVJ^! +  
template < typename T1, typename T2 > VM88#^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~}+F$&  
  { gM&XVhQJ\  
  return (T2 & )r2; *i?#hTw  
} 9n%vz@X  
} ; XC%u`UG  
l*^c?lp)  
H+6+I53  
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> >。 qYF150  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: w`x4i fZ0q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .7_<0&kW  
3vepJ) D (  
return l(i, j) = r(i, j); SN' j?-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) D.su^m_1  
R0HzNk  
  return ( int & )i; )T&ZiHIJ3  
  return ( int & )j; gd#+N]C_  
最后执行i = j; @T)kqT  
可见,参数被正确的选择了。 XOsuRI ?  
LR%]4$ /M  
k> SPtiAs  
!59u z4  
{S,L %  
八. 中期总结 lf-1;6nyk"  
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: y<|8OTT  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9#cPEbb~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,%6!8vX  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {el,CT#  
D?A3p6%  
Y?IvG&])  
?g+uJf  
G LU7?2`t  
';'gKX!9V  
九. 简化 }6b" JoC  
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。 j2^Vz{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 yGj'0c::  
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: b v5BV  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4z6kFQgu  
  +-*/&|^等 |q!O~<H@  
2. 返回引用。 QN)EPS:y  
  =,各种复合赋值等 Q!.JV. (  
3. 返回固定类型。 xU9T8Lw  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5d|hP4fEc  
4. 原样返回。 fkk&pu  
  operator,  2:GS(%~  
5. 返回解引用的类型。 upi\pXv  
  operator*(单目) DXyRNE<G[C  
6. 返回地址。 #7v=#Jco  
  operator&(单目) Z@(m.&ZRx  
7. 下表访问返回类型。 ((Uw[8#2 `  
  operator[] 7fE U5@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;Vv.$mI  
  operator<<和operator>> 'nJ,mZx  
tqk^)c4FF(  
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。 *E.uqu>I  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: b@X+vW{S  
-RI&uFqOI  
template < typename Left > BMi5F?Q'G  
struct value_return 5LaF'>1yY  
  { ;r?s7b/>  
template < typename T > wNvq['P  
  struct result_1 Ky[s& >02  
  { (! a;}V<7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 03Uj0.Z|7  
} ; 4p<c|(f#  
i4Da'Uk  
template < typename T1, typename T2 > E\1e8Wyh  
  struct result_2 1 EL#T&  
  { 4LXC;gZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; aO &!Y\=@  
} ; yByxy-~  
} ; Mh "iyDGA  
<H,E1kGw9  
bUU\bc  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {iXQUj  
)6b`1o!7  
下面我们来剥离functor中的operator() 0g'MF  S  
首先operator里面的代码全是下面的形式: T3bYj|rh=  
w5<&b1:  
return l(t) op r(t) aOhi<I`*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \%}w7J;  
return op l(t) Sc14F Fs  
return op l(t1, t2) +k;][VC[O  
return l(t) op zD@RW<M  
return l(t1, t2) op NjFlV(XT}  
return l(t)[r(t)] o)WzZ,\F^J  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +OaBA>Jh9  
gY {/)"  
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: U_sM==~  
单目: return f(l(t), r(t)); X"!tx  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); EG!Nsb^,  
双目: return f(l(t)); "M}3T?0 O  
return f(l(t1, t2)); tS3!cO\  
下面就是f的实现,以operator/为例 R+# g_"1@p  
+!/pzoWpE  
struct meta_divide BD2Gv)?g  
  { d1}cXSQ1T  
template < typename T1, typename T2 > 3[UaK`/1C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \2Yo*jE}  
  { uWLf9D"  
  return t1 / t2; Zx&=K"  
} t=IM"ZgfL  
} ; Ri/D>[  
,l#f6H7p  
这个工作可以让宏来做: eIcIl2  
.h-k*F0Ga)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )uO 3v  
template < typename T1, typename T2 > \ E?h'OR@_ L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 5Z>+NKQ  
以后可以直接用 ZMEYF!j N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) b"(bT6XO!  
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 $Yj4&Two<  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) *5mJA -[B+  
_^h?JTU^  
wV q4DE  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Y z],["*Q  
!JQ'~#jKN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > chu r(@Af  
class unary_op : public Rettype _N"c,P0  
  { fBLR  
    Left l; b\vL^\bX8  
public : mW)C=X%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |!cM_&  
[Qn=y/._r  
template < typename T > r)gtx!bx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uA%cie  
      { 08z?i  
      return FuncType::execute(l(t)); 7&2CLh  
    } /h,-J8[  
2NF#mWZ(s  
    template < typename T1, typename T2 > es1'z.UJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -+n? Q;  
      { 7#sb },J{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); eY\!}) 5  
    } 5N[H@%>QO  
} ; ,-)ww:  
P G*FIRDb  
9u1Fk'cxG,  
同样还可以申明一个binary_op x8Nij: K#  
i}kMo@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {^@qfkZz^  
class binary_op : public Rettype 2+C 8w%F8  
  { y^:6D(SR  
    Left l; W;T (q~XK  
Right r; `7Dj}vVu  
public : ;'oi7b  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oN[# C>#(  
(RLJ_M|;/b  
template < typename T > (*G'~gSX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eB5<N?;s  
      { tVHQ$jJY%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); zf A"xD  
    } Ip*[H#h  
:i]g+</  
    template < typename T1, typename T2 > Cgn@@P5ZC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oI9-jW  
      { Y#fiJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); wi S8S{K5  
    } [KsVI.gn  
} ; J:2Su1"ODh  
nEh^{6  
?sbM=oo  
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 KDYyLkI dr  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 C72btS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) P"k,[ZQ  
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。 1#jvr_ ga  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! V5]:^=  
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。。。 6EkD(w  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7.(vog"I)  
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) Yd$64d7,h  
下面是修改过的unary_op N0&#fXO  
K9Bi2/N  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #*;Nb  
class unary_op l( ?Yx  
  { EhHW`  
Left l; 6WEu(}=  
  C lzz!v  
public : UE/N-K)`  
%M;{+90p>t  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0 = - D  
g# <M/qn  
template < typename T > -u%'u~s  
  struct result_1 P8;f^3V(+/  
  { ot.R Gpg%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :]-? l4(%  
} ; 2s8(r8AI  
0%5x&vx'S  
template < typename T1, typename T2 > jY5BVTWnV  
  struct result_2 \ /6m  
  { Ia>>b #h  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; me/ae{  
} ; t+B L O<  
-g)*v<Fb5  
template < typename T1, typename T2 > ! jb{q bq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const von~-51;  
  { ~*uxKEH  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); fY9/u=  
} /pDI \]  
1~Z Kpvu  
template < typename T > ^9I^A!w=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &)|3OJ'o  
  { [8C6%n{W  
  return OpClass::execute(lt(t)); g@7j<UY  
} =Pg u?WU@  
@DYkWivLu  
} ; #L,5;R{`  
'BwM{c-O"  
o'nrLI(t  
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 hy|X(m  
好啦,现在才真正完美了。 7&9'=G  
现在在picker里面就可以这么添加了: wq"AWyu  
[/I1%6;  
template < typename Right > vH^^QI:em  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @OPyT  
  { )SYZ*=ezl.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;j/-ndd&&  
} jZ>'q/  
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。 ))>)qav  
xj!_]XJ^w  
dSBW&-p  
Ctxx.MM  
VClw!bm  
十. bind dc0Ro,  
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。 RU'DUf  
先来分析一下一段例子 o$r]Z1  
1f1J'du  
<U$A_ ]*w  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,/g\;#:{@]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  ]=g |e  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 x9NLJI21/  
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。 GcPhT  
我们来写个简单的。 md/Z[du:'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: k&P_ c  
对于函数对象类的版本: GX lFS#`  
'yM)>]u"  
template < typename Func > mckrR$>  
struct functor_trait \HOOWaapN  
  { E$[\Fk}S  
typedef typename Func::result_type result_type; Az2$\  
} ; < &'r_m  
对于无参数函数的版本: R`:NUGR  
`$\Y,9E}x  
template < typename Ret > @.X}S "yr  
struct functor_trait < Ret ( * )() > b_ |  
  { /-39od0  
typedef Ret result_type; tnmuCz  
} ; N+PW,a  
对于单参数函数的版本: wQ,RZO3  
"ppT<8Qi'  
template < typename Ret, typename V1 > VPTT* a`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )Cz^Xp)#  
  { 0ZV)Y<DJ  
typedef Ret result_type; [@= [< _r  
} ; r\"O8\  
对于双参数函数的版本: RfwTqw4@  
sy` : wp  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > hqY9\,.C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ${ ~UA 6  
  { 8E Y< ^:  
typedef Ret result_type; 5b[:B~J  
} ; aM9St!i  
等等。。。 )8yee~+TN  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy OR^Wd  
-j[n^y'v  
template < typename Func > 5@Q4[+5&_  
struct func_return *[7,@S/<F  
  { oA~m*|  
template < typename T > %1]2+_6  
  struct result_1 l1N{ujM  
  { S~F:%@,*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T}[W')[s  
} ; As (C8C<  
h& (@gU`A  
template < typename T1, typename T2 > .VmI4V?}h  
  struct result_2 ZjEO$ ts=@  
  { 5 ^iU1\(L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B<[;rk  
} ; E!VAA=  
} ; [JVI@1T  
-& kQlr  
KF'H|)!K  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *4qsM,t  
-H`G6oMOO  
template < typename Func, typename aPicker > R\:C|/6f  
class binder_1 [ylGNuy  
  { VSZ6;&2^  
Func fn; B:z-?u#B  
aPicker pk; =,[46 ;q  
public : 4 _N)1u !  
ja7Z v[  
template < typename T > %TG$5' )0  
  struct result_1 q'hV 'U  
  { <'~8mV1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _T5~B"*  
} ; oJ8_hk<Va8  
2,&lGyV#  
template < typename T1, typename T2 > dY\"'LtF  
  struct result_2 e|Sg?ocR  
  { ].dTEzL9X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y=vH8D]%X  
} ; e^XijId.  
Ti3BlWQH  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {u.V8%8  
0uU%jN$  
template < typename T > 4!k={Pd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f aO8 &  
  { +H&_Z38n  
  return fn(pk(t)); iW"L!t#\|  
} 1wc -v@E  
template < typename T1, typename T2 > G<jpJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U-FA^c;  
  { 6@XutciK  
  return fn(pk(t1, t2)); -;P<Q`{I  
} N^ D/}n  
} ; Xb^\{s?b  
d BlOU.B  
U*&ZQw  
一目了然不是么? {yb\p9q{Yo  
最后实现bind YRp\#pVnZ  
J82{PfQ"  
~2H7_+.#  
template < typename Func, typename aPicker > lIFt/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &YT7>z,  
  { Bd NuhV`0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); i9!Urq-  
} H;sQ]:.*]  
R ^B2J+O  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @i{JqHU"  
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。 2/7=@>|  
%o"Rcw|  
十一. phoenix 9uS7G*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  +rT(  
}qD.Ek  
for_each(v.begin(), v.end(), _yWH\5@  
( |~HlNUPR  
do_ z}Z`kq+C  
[ 7lVIN&.=  
  cout << _1 <<   " , " 68HX,t  
] {-Y_8@&  
.while_( -- _1), kuH;AMdv  
cout << var( " \n " ) #`p>VXBj!  
) GVl u4  
); r0 X2cc  
o`77gkLO  
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: *}_/:\v  
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 @zJI0_Bp  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 4C*3#/TR  
那么我们就照着这个思路来实现吧: @l(Y6m|v\  
jYy0^)6X(  
_"sRL} -Z  
template < typename Cond, typename Actor > w@: ]]R  
class do_while &1h3o^K  
  { dJLJh*=AG  
Cond cd; sd[QtK^  
Actor act; R82Y&s;  
public : y:A0!75  
template < typename T > fiZv+R<x1  
  struct result_1 okcl-q  
  { =wj~6:Bf  
  typedef int result_type; WD\{Sdx:r  
} ; 0wkLM-lN  
eYcx+BJ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} I)Lb"  
7k\7G=  
template < typename T > NZTYT\7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ya_'Oz!C  
  { U2AGH2emw  
  do vLS9V/o  
    { !X8UP{J)L  
  act(t); o(``7A@7a  
  } \a6)t%u  
  while (cd(t)); 9/$P_Q:3  
  return   0 ; zOE6;c8 1  
} {6n \532@  
} ; A$F;fCV*  
^97ZH)Ww  
\Zv =?\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). dI !/:x  
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。 v$i%>tQ\  
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。 _B1uE2j9  
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。 J:lwq@u  
下面就是产生这个functor的类: {@#L'i|  
0l6iv[qu5w  
A C^[3  
template < typename Actor > pHvE`s"Ea  
class do_while_actor vQ/\BN  
  { *_QHtZG  
Actor act; NNE,| :  
public : ;iORfUjxrq  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} d8kwW!m+  
e 1loI8  
template < typename Cond > BP[U` !  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .V3Dql@z"  
} ; )A0&16<  
/ 3k\kkv!  
2A%T!9J3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Tqa4~|6  
最后,是那个do_ ]'h)7  
#5C3S3e=  
M0zD)@  
class do_while_invoker X{xJ*T y'  
  { ~|9LWp_  
public : #Q@6:bBzv  
template < typename Actor > XC1lo4|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const erP>P  
  {  y:OywIi(  
  return do_while_actor < Actor > (act); W{+0iAYnp  
} Ql@yN@V  
} do_; % 9/)  
{@ y,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^R7zLHU;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 H27Oq8  
最后来说说怎么处理break和continue i 9tJHeSm  
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。 wDhcHB  
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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