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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~J&-~<%P}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |R _rfJh  
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, /I!62?)-*  
Bv!{V)$  
q?dd5JzZy,  
x\(#  
  class filler 2l+L96  
  { d}':7Np  
public : MP)Prl>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} d&raHF*  
} ;  Pd\4hy  
7C 0xKF  
PJ0~ymE1~G  
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: |Z{#DOT  
KFwuz()7  
peBHZJ``RX  
#qY gQ<TM!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); PA ?2K4  
pu]U_Ll@  
wbrOL(q.m  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 hxH6Ii]\  
U4fv$gV  
!p!Qg1O6o  
Z4Dx:m-  
二. 战前分析 |-b\N6 }  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 n:OXv}pv  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 [n)ak)_/  
cx$h"  
*X/Vt$P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); GEF's#YWK  
  /* --------------------------------------------- */ j?m(l,YD|*  
vector < int *> vp( 10 ); yRyXlZC  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); vj%"x/TP  
/* --------------------------------------------- */ N6"sXw m  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); i.uyfV&F  
/* --------------------------------------------- */ q i yK  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); O>qlWPht  
  /* --------------------------------------------- */ $cHU,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); kY\faWuR  
/* --------------------------------------------- */ Nh}-6|M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ))f@9m  
g:ky;-G8b  
-0kMh.JYR  
$<nRW*d  
看了之后,我们可以思考一些问题: %W\NYSm  
1._1, _2是什么? \efDY[j/  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 S',h*e  
2._1 = 1是在做什么? cB){b'WJ  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 tjwf;g}$  
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。 py:L-5  
cM'MgX9  
3 0[Xkz  
三. 动工 ?.Vuet  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Lw,}wM5X  
T&dNjx  
O}zHkcL  
]jxyaE&%4  
template < typename T > jH9PD8D\  
class assignment @I?,!3`jS  
  { zPp22  
T value; v1~l=^4&  
public : H`)eT6:|/  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^3$U[u%q/{  
template < typename T2 > a<q9~QS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,--#3+]XU  
} ; f}(4v1 T  
eLPtdP5k  
IC'+{3.m8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 F\xIVY  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment S1Y,5,}  
H 4 ELIF#@  
pLCj"D).M  
j!i* &  
  class holder 8xAIn>,_  
  { M?sax+'  
public : :?zq!  
template < typename T > <M1*gz   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _lkVT']  
  { 1a(\F 7  
  return assignment < T > (t); 2~f*o^%l  
} lqOpADLS3  
} ; E/oLE^yL  
ME]4tu  
onSt%5{P%X  
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: eUQmW^  
, 4xNW:!j  
  static holder _1; tq h)yr;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,\"x#Cc f  
}|| p#R@?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !9 kNL  
而不用手动写一个函数对象。 |OF3O,5z  
vw!7f|Pg ~  
"KK}} $>  
,= ApnNUgX  
四. 问题分析 S;#:~?dU  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 q;nAq%  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 13/,^?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4bGvkxZo`$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 plB8iN`x<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 wsB-( 0-  
Ur< (TM  
五. 问题1:一致性 S y <E@1  
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?| ty['yV-;a  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `PtB2,?  
dNf9,P_}  
struct holder +BtLd+)R  
  { <tbs,lcw;  
  // 6Zn[l,\  
  template < typename T > mv:@D  
T &   operator ()( const T & r) const u-iQ  
  { + >dC  
  return (T & )r; -{OJM|W+  
} 0qFO+nC  
} ; ) 6QJZ$  
jW8ad{  
这样的话assignment也必须相应改动: 8/R$}b><  
P{K\}+9F   
template < typename Left, typename Right > B"> Ko3  
class assignment [rcM32  
  { :!Q(v(M  
Left l; kYkA^Aq  
Right r; +1c r6a  
public : #@BhGB`9Qt  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U9`Co&Z2  
template < typename T2 > }|Q\@3&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?SYmsaSr5  
} ; 0AWxU?$A4  
N~v<8vJq`  
同时,holder的operator=也需要改动: :^?-bppYW  
?E!M%c@,  
template < typename T > ]#shuZ##>0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \ky oA Z  
  { apJXRH`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); D]iyr>V6'  
} 8~,zv_Pl  
%u9 Q`  
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。 Mj>Q V(L8t  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 e/ g9r  
6bj77CoB  
return l(rhs) = r; fI;nVRf p  
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。 aj1g9 y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "kcix!}&  
~P}ng{x4z  
template < typename Tp > zp9lu B  
class constant_t  rwSR  
  { 3<)][<Ud  
  const Tp t; (bI/s'?K  
public : w8q 2f-K-  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} F# 9^RA)9  
template < typename T > ZGh6- /  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;>ml@@Z  
  { b (H J|  
  return t; y]R+/  
} PyI"B96gz  
} ; e9'0CH<  
DQu)?Rsk  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 s^PsA9EAn  
下面就可以修改holder的operator=了 T-4dD  
3jfAv@I~  
template < typename T > wU'+4N".  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const J=kf KQV  
  { fA1{-JzV<4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); VPO~veQ  
} PQ_A^95  
?vWF[ DRd'  
同时也要修改assignment的operator() =`(W^&|  
"u sPzp5  
template < typename T2 > >f&L7@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;=P!fvHk  
现在代码看起来就很一致了。 D{d%*hlI 3  
t&JOASYC  
六. 问题2:链式操作 d7X7_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 mg._c  
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。 PS!or!m  
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。 MR4k#{:w  
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。 Y>c+j  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <M5fk?n,|  
6,1oLvU  
template < typename T > pfc"^Gi8  
struct result_1 ?)<zzL",  
  { op-\|<i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /ioBc}]  
} ; {Qd oI Pr3  
@R;k@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: yfqe6-8U  
7zN7PHT=$t  
template < typename T > k`'*niz  
struct   ref 2Kr8#_) 0  
  { b$ 8R  
typedef T & reference; fWIWRsy%  
} ; lOb(XH9  
template < typename T > X<W${L$G  
struct   ref < T &> b ~]v'|5[  
  { V4Qy^nn1  
typedef T & reference; "85)2*+  
} ; e1V1Ae  
qOQ8a:]?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H;AMRL o4z  
]d{lS&PRlg  
template < typename T > Wzff p}V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "Il) _Ui  
  { LtUw  
  return l(t) = r(t); q!><:"#[G  
} m#_M"B.cm  
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。 (*vBpJyz%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 plr3&T~,&S  
kbH@h2Ww  
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 L|b[6[XTHL  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2*gB~Jn4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p,(W?.ZDN?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 c*R\fQd  
最后的布局是: Ed-3-vJej6  
                Add g#1 Y4  
              /   \ ]TtID4qL  
            Divide   5 muK.x7zyl  
            /   \ e6 <9`Xg  
          _1     3 TZg1,Z  
似乎一切都解决了?不。 t1yfSStp  
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。 >@a7Zzl0H  
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。 F_/ra?WVH  
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: @0tX ,Z9  
eQ[}ALIq  
template < typename Right > ;jPiD`Kyv  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const heWQPM|s  
Right & rt) const Ix(,gDN  
  { Ne3YhCC>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tK#/S+l  
} '4M;;sKW  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 y>T>  
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。 /#t::b+>x  
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。 @S5HMJ2=  
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。 *].qm g%  
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。 j]-_kjt  
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? P_p\OK*l]o  
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: -M T1qqi  
sC2NFb-+&  
template < class Action > xd"+ &YT  
class picker : public Action u2fp~.'P  
  { ?V~vP%1  
public : +RiI5.$=Z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $i!r> .Jo  
  // all the operator overloaded S$40nM  
} ; 7dE.\#6r  
![I|hB  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Dwr"-  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: OP=-fX|*Q  
i ;Kax4k  
template < typename Right > '9Q#%E!*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rmWs o b  
  { CQ{{J{pU"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Vvfd?G"  
} zyP/'X_~:  
7.)_H   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 3'0Jn6(  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 tef>Py  
D=.Ob<m`Z  
template < typename T >   struct picker_maker k f|J  
  { i]@k'2N  
typedef picker < constant_t < T >   > result; NweGK  
} ; im)r4={ 9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > sint":1FC  
  { 'w<^4/L Q  
typedef picker < T > result; X1[zkb  
} ; p"H /N_b4  
c&h8Qk3  
下面总的结构就有了: YuJ{@"H  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 }!|$;3t+c  
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。 >@-. rkd(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 xwHE,ykE  
至此链式操作完美实现。 c7WOcy@M  
,":_CY4(  
t56PzT'M  
七. 问题3 {%&04yq+  
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。 \O,yWyU4  
T#I}w\XlhP  
template < typename T1, typename T2 > 4+p1`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^q%f~m,O<  
  { nYvkeT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Lm1JiP s d  
} eIf-7S]m  
,[dvs&-*  
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: [a~@6*=  
3Q7PY46  
template < typename T1, typename T2 > q@ wX=  
struct result_2 kK:Wr&X0H  
  { &t!f dti  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *1:kIi7_  
} ; 7;r3Bxa Q  
8$IUit h  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Y~#F\v  
这个差事就留给了holder自己。 ;'[?H0Jw'  
    y~M 6  
+Ll29Buyi  
template < int Order > ^4Se=Hr z2  
class holder; }6{00er  
template <> 8f%OPcr&  
class holder < 1 > WOeLn[  
  { 1L?W+zMO  
public : 8A-*MU`+  
template < typename T > 9.#")%_p  
  struct result_1 gt~u/Z%  
  { p`52  
  typedef T & result; IEkbVIA(  
} ; PB BJ.!Pb  
template < typename T1, typename T2 > CU*;>h1~u  
  struct result_2 } ,Dk6w$  
  { 9Gx`[{wI9<  
  typedef T1 & result; ['iEw!  
} ; x[+bLlb  
template < typename T > Ruwp"T}mF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x~D8XN{  
  { {aK3'-7  
  return (T & )r; )}_}D +2  
} l>(*bb1}b  
template < typename T1, typename T2 > bhsCeH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4TiHh  
  { ]ZI@?H? O  
  return (T1 & )r1; ?UeV5<TewS  
} i`iR7UmHeR  
} ; q,;wD1_wG  
Kf,AnKkn'  
template <> hm<:\(q  
class holder < 2 > A4KkX  
  { Aq>?G+  
public : /h]ru SI  
template < typename T > iorQ/(  
  struct result_1 <KoOJMx(  
  { vuJEPn%  
  typedef T & result; AOV{@ b(  
} ; _?I*:: I  
template < typename T1, typename T2 > 34_ V&8  
  struct result_2 <R_)[{ 7  
  { pRjrMS  
  typedef T2 & result; XCXX(8To0=  
} ; "zqa:D26  
template < typename T > !g#y$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KhL%ov  
  { }"kF<gG1  
  return (T & )r; D& &71X '  
} q$K}Fm1C  
template < typename T1, typename T2 > qHd7C3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |S:erYE,G  
  { @,W5K$Ka=  
  return (T2 & )r2; p&HO~J <w  
} EV|W:;Sg  
} ; _[wG-W/9R  
|=:hUp Jp  
r;wm`(e  
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> >。 Z:2%gU&W  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )?6%d  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ={o)82LV  
lB#7j  
return l(i, j) = r(i, j); rD !GEU  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2{oQ  
oMoco tQ;$  
  return ( int & )i; O]!o|w(  
  return ( int & )j; 'UuHyC2Ha3  
最后执行i = j; IQ xi@7%&  
可见,参数被正确的选择了。 D )Jac@,0  
HTm`_}G9  
>8$Lqj^i  
::cI4D  
L{&Yh|}  
八. 中期总结 k6RH]Ha  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: T&Z*=ShH  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `9\^.g)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Z4gn7 'V  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *|;`Gp  
0 c,!<\B  
@V^5_K  
2a 7"~z~  
8{6`?qst@  
f*p=j(sF  
九. 简化 ,;<M+V3+  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 HJlxpX$_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _|;{{8*?  
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: BD]o+96qP  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6k {gI.SG  
  +-*/&|^等 Pw6%,?lQ  
2. 返回引用。 38:5g_  
  =,各种复合赋值等 {7_C|z:'p&  
3. 返回固定类型。 }n"gX>e~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) BhiOV_}Hn  
4. 原样返回。 :" JEC'  
  operator, PM&NY8|Zy  
5. 返回解引用的类型。 ^ _W] @m2  
  operator*(单目) j^h:*rw  
6. 返回地址。 J'k^(ZZ  
  operator&(单目) o/=61K8D  
7. 下表访问返回类型。 Qx_N,1>S  
  operator[] TnQW ~_:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 l701$>>  
  operator<<和operator>> w")m]LV  
? Y luX  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 80Q%c(i  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /R>YDout}  
BE54L+$p  
template < typename Left > ' hdLQ\J  
struct value_return P=s3&NDD  
  { 4`Jf_C  
template < typename T > 'rVB2 `z-  
  struct result_1 Id8e%)  
  { 1Cw$^jd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1hc`s+N  
} ; O.-A)S@  
kX)*:~*  
template < typename T1, typename T2 > =p:~sn#  
  struct result_2 J-5kvQi8  
  { g(G$*#}o8A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; SN[ar&I  
} ; P5GV9SA  
} ; Rh)%;  
RRl`;w?  
XQtV$Lw  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6:?mz;oP  
Kb'4W-&u!  
下面我们来剥离functor中的operator() +HgyM0LFg  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^SM5oK  
{Eqx'j  
return l(t) op r(t) r-Y7wM`TZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +k/=L9#e  
return op l(t) wbg ?IvY[  
return op l(t1, t2) K1&t>2=%  
return l(t) op _3#_6>=M  
return l(t1, t2) op $)KNpdXh  
return l(t)[r(t)] {xICR ~,*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] l j+p}dt  
m9\~dD  
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: @CoUFdbz  
单目: return f(l(t), r(t)); vZ^U]h V  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7 ;2>kgf~  
双目: return f(l(t)); $6 4{Ff  
return f(l(t1, t2)); YtXd>@7  
下面就是f的实现,以operator/为例 Oh,Xjel  
#5iwDAw:|r  
struct meta_divide $Yw~v36`t/  
  { 8>xd  
template < typename T1, typename T2 > Lg7dJnf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) p1T0FBV L  
  { 5'<a,,RKu  
  return t1 / t2; NSq29#  
} 'a:';hU3f  
} ; R0bgt2J  
64^l/D(  
这个工作可以让宏来做: 7loWqZ  
V6kDyl(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ rX)_!mR  
template < typename T1, typename T2 > \ S,a:H*Hf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; IOJLJ p  
以后可以直接用 =?N$0F!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6}Rb-\N  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ,D&-.`'E  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) D z[ ,;  
\6pQ&an  
Gh<#wa['}  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 HYZp= *eb  
ZS`9r16@b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;q#Pl!*5  
class unary_op : public Rettype GgE 38~A4  
  { -MORd{GF  
    Left l; =)x+f/c]  
public : s{42_O?,c  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} nB/`~_9  
?u0qYep:  
template < typename T > i@ 86Ez  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D r"PS >.  
      { =Wz)(N  
      return FuncType::execute(l(t)); A7T(p7pP  
    } uC[F'\Y  
o  WAy[  
    template < typename T1, typename T2 > 7y$U$6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2tQ?=V(Di  
      { _{GD\Ai_W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8v=t-GJW  
    } +WguWLO"  
} ; QT|\TplJt  
Z!4B=?(  
J~h9i=4<bF  
同样还可以申明一个binary_op O5:[]vIn  
A+z}z@K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1DN  
class binary_op : public Rettype jLw|F-v-l<  
  { 6=*n$l# }  
    Left l; xhB-gG=  
Right r; !LsIHDs4  
public : L D%SLJ:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tqL2' (=  
Zm+GH^f'  
template < typename T > 9S<V5$}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K?yMy,9%Yw  
      { 7Jpq7;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); JM53sx4&  
    } <L2z|%`  
=dp`4N  
    template < typename T1, typename T2 > R'oGsaPB2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h dqr~9  
      { jY ;Hdb''  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $^YHyfh  
    } S8C} C#  
} ; E/gfX   
o?I`n*u"X  
j{/5i`5m  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 V}FH5z |  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4{0vdpo3F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Fu[GQ6{f  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 &<cP{aBa  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! d^0-|sx  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 E#cu}zi  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 b{ tp qNm~  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) t7*F,  
下面是修改过的unary_op }{[JS=A^  
Yqv!ZJ6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  O@skd2  
class unary_op mqY=N~/O  
  { gb}ov* *  
Left l; }^*`&Lh  
  =>O{hT ^F  
public : uX6rCokr  
& sXMB  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} : z\||f  
kZfj"+p_S  
template < typename T > wBEBj7(y  
  struct result_1 FMitIM*]   
  { .Vs|&c2im  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7324#HwS  
} ; >;}(? +|f  
- <tTT  
template < typename T1, typename T2 > 3w/z$bj  
  struct result_2 b$tf9$f  
  { GKG:iR)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zXx A"  
} ; Ym$`EN  
:j`XU  
template < typename T1, typename T2 > fe}RmnAC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "kKIv|`  
  { tv; ?W=&P  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2/x~w~3U  
} Z`n "}{  
^}<]sjmk  
template < typename T > C\0,D9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JtF)jRB0,  
  {  J@J`)  
  return OpClass::execute(lt(t)); TjpAJW@-  
} |:`)sx3@#  
lGJ&\Lv:  
} ; v2YU2-X[  
BLm}mb#/{  
1\/~>  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug .73sY5hdTN  
好啦,现在才真正完美了。 x@x5|8:ga  
现在在picker里面就可以这么添加了: ler$HA%F]  
W~s:SN  
template < typename Right > dE 3M   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const y4H/CH$%  
  { upq3)t_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -.Zy(  
} y-Lm^ GW4  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 J?jxD/9Yb  
Iomx"y]9  
oMNBK/X_  
{<cgeH  
GZmfE`  
十. bind af/0e}-  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 +KIBbXF7  
先来分析一下一段例子 _9S"rH[  
1`Uu;mz  
WJ\,Y} J  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 52r\Q}v$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 j ~I_by  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4UN|`'c  
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。 M1*x47bN  
我们来写个简单的。 .{(gku>g(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -y/Y%]%0  
对于函数对象类的版本: +Edq4QYwR  
G%CS1#  
template < typename Func > +5%ncSJx  
struct functor_trait <B+ WM  
  { ;U?323Z  
typedef typename Func::result_type result_type; rgEN~e'  
} ; -JclEp  
对于无参数函数的版本: )?( _vrc<  
Q0L1!}w   
template < typename Ret > R,-DP/ (im  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <4I`|D3@  
  { G}nj 71=H  
typedef Ret result_type; mw83pU6  
} ; '"6*C*XS  
对于单参数函数的版本: gj }Vnv1[  
xk^`4;  
template < typename Ret, typename V1 > /8/N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]Bz.6OR  
  { Z/OERO   
typedef Ret result_type; @2+'s;mUV  
} ; 'Xasd3*Py  
对于双参数函数的版本: -8S Z}J  
>Hd!o"I  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > hS^8/]E={  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > c2PBYFCyC  
  { 9zpOp-K6  
typedef Ret result_type; f2ck=3  
} ; 6s$h _$[X  
等等。。。 P R_| 8H|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy D% 2S!  
B!J&=*=e  
template < typename Func > _V3}F1?W  
struct func_return [6nN]U~Y  
  { 6)~7Uf:<v  
template < typename T > Zy>y7O(,  
  struct result_1 M2A_T.F=H  
  { sDkO!P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; TR:4$92:H  
} ; WKq{g+a  
^KQZ;[B  
template < typename T1, typename T2 > Z{_YH7_  
  struct result_2 (?P\;yDG  
  { z/pxZ B ~"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0 R>!jw  
} ; O#)YbaE  
} ; +Ecn  
qh6Q#s>tH  
|gfG\fL3V  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 | 8akp  
 |  
template < typename Func, typename aPicker > Q%0 N\  
class binder_1 M[0NB2`Wp  
  { 9 ]|C$;kw@  
Func fn; y!~ }7=  
aPicker pk; %'Z`425a  
public : D<T:UJ  
E/^N   
template < typename T > ~{t<g;F  
  struct result_1 9]g`VD6 <v  
  { 6N/6WrQEeg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6vg` 8  
} ; _ F2ofB'  
2WB`+oWox  
template < typename T1, typename T2 > c(s: f@ 1  
  struct result_2 @\U] hN?  
  { $WsyAUl  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Crezo?  
} ; 1#|qT7  
W O'nW  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} QF$s([  
(?[%u0%_  
template < typename T > 3O|2Z~>3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ziv*4  
  { e8k|%m<Sp  
  return fn(pk(t)); PD-*rG `  
} 9{-H/YS\_s  
template < typename T1, typename T2 > ~b6c:db3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,be$ ~7qS  
  { aoGns46Y  
  return fn(pk(t1, t2)); <}}u'5;^?x  
} *d-JAE  
} ; C-^8;xd  
$Q=S`z=  
{@[#0gPH  
一目了然不是么? jT4 m(j  
最后实现bind e[db?f2!  
JcC2Zn6  
7MhaLkB_6  
template < typename Func, typename aPicker > :,.HJ[Vg&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) FMT_X  
  { x}OJ~Yk]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); NOl/y@#  
} E=ObfN"ge  
"!:)qVL^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 {O4&HW%  
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。 D@m3bsMwe  
!^Q4ZL,-  
十一. phoenix ;Ao`yC2(v  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: sRC?l_n;  
S)`@)sr  
for_each(v.begin(), v.end(), qCm8R@  
( VwT&A9&{8  
do_ ~NIqO4 D  
[ aX*7tRn_%  
  cout << _1 <<   " , " $]4o!Z  
] +9.GNu  
.while_( -- _1), y]uBVn'u  
cout << var( " \n " ) !14l[k+\  
)  ">q?(i\  
); P&*e\"{  
'wo}1^V  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: _RWH$L9  
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 M`?ATmYy  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )!'7!" $  
那么我们就照着这个思路来实现吧: yp< )v(8|'  
dlwOmO'Bm)  
:DFtH13qO  
template < typename Cond, typename Actor > SOluTFxUw  
class do_while ,E2c9V'  
  { so A] f  
Cond cd; zG<>-?q~'  
Actor act; b6@0?_n  
public : %z-n2%  
template < typename T > w=[ITQ|W%  
  struct result_1 {&nDm$KTD  
  { QM{B(zH  
  typedef int result_type; Ib"fHLWA^!  
} ; Cjj(v7[E  
A%~t[ H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "P$')u wE  
va!fJ  
template < typename T > B+2.:Zn6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2>m"CG  
  { ;6`7 \  
  do Kn}Y7B{  
    { pAyUQe;X#  
  act(t); 8L*#zaSAf  
  } ~31-)*tJ]  
  while (cd(t)); 4\ny]A:~  
  return   0 ; ?_. SV g  
} Pxgal4{6  
} ; r|ogF8YN  
x)f<lZ^L&H  
'~xiD?:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Sy^@v%P'A  
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。 kE1k@h#/  
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。 +[pJr-k  
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。 )2R]KU_=g  
下面就是产生这个functor的类: Iv?1XI=  
ix 5\Y  
[!4V_yOb  
template < typename Actor > vX$|/74  
class do_while_actor y.a)M?3  
  { W2A!BaH%  
Actor act; 5?TX.h9B4  
public : )9+H[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E>F6!qYm  
peVzF'F  
template < typename Cond > ^O**ZndB/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Cf@N>N#t)  
} ; 3vEwui-5  
+xNq8yS  
I<S*"[nV  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >dwY( a  
最后,是那个do_ Hh%|}*f_,  
|Rb8 / WX  
pMkM@OH  
class do_while_invoker +l<;?yk:;  
  { |C7=$DgwY  
public : % xBQX  
template < typename Actor > _ FN#Vq2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \3 O1o#=(  
  { 3 op{h6  
  return do_while_actor < Actor > (act); th+LScOX  
} ~2QD.(  
} do_; hjp,v)#  
-c %'f&P  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4cDe'9 LA  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 b>nwX9Y/U  
最后来说说怎么处理break和continue T|uG1  
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。 _"82W^Wi  
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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