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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -{O>'9'1A  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |fIIfYE  
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, IF~E;  
sDXD>upO  
9Q /t+  
::`#qa4!  
  class filler K*id 1YY  
  { 4-voR5Fd  
public : [Rxbb+,U  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} DElrY)3O.  
} ; cN 3 !wE  
5x?YFq6k  
!!:mjq<0  
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: xm$-:N0q  
+, |aIF  
o|G[/o2  
w Sd|-e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?[VL 2dP0  
U]AJWC6  
#T3dfVWv  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !*G%vOa  
u8Ak2:   
)eD9H*mq  
'B\7P*L"p  
二. 战前分析 Ek6z[G` O  
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。 9y+0Zj+.  
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 m"/ o4  
s C>Oyh:%!  
q5xF~SQGw2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {53|X=D64  
  /* --------------------------------------------- */ 2@W`OW Njm  
vector < int *> vp( 10 ); D#P]tt.Z   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); vi.INe  
/* --------------------------------------------- */ g:Q:cSg<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0V?7'Em  
/* --------------------------------------------- */ 9k \M<jA  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !mmSF1f  
  /* --------------------------------------------- */ }@"v7X $  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ep4?;Qmho  
/* --------------------------------------------- */ k[)/,1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r KYQ 8T  
T% GR{mp  
Lr 9E02  
\x:} |   
看了之后,我们可以思考一些问题: 1]9l SE!E7  
1._1, _2是什么? p2U6B  
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。 R13V }yL  
2._1 = 1是在做什么? V>`9ey!U  
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。 <,Pl31g^  
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。 wwv+s~(0  
c>3j $D+  
-3y  
三. 动工 VS!v7-_N5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _3NH"o d  
C rl:v8  
aR'~=t&;z1  
i2;,\FI@t%  
template < typename T > 86!$<!I  
class assignment f"NWv!  
  { g[ uf e<  
T value; ?A24h !7  
public : lDF7~N9J_  
assignment( const T & v) : value(v) {} $9xp@8b\_  
template < typename T2 > Z }Q/u^Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } JiuA"ks)  
} ; Y7 K2@257  
+(z[8BJl  
ue4 {h  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3+ 2&9mm  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Ts|;5ya5m  
CC'N"Xb  
X?JtEQ~>  
Q`4I a<5B  
  class holder h|i b*%P_  
  { TDWD8??e  
public : %K7;ePu  
template < typename T > tB4yj_ZF  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +_gA"I  
  { Asq&Z$bB_  
  return assignment < T > (t); zwP*7u$CH  
} ac966<#  
} ; Ol>/^3 a=  
+qqCk  
klY, @  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: +^J;ic  
'aEN(Mdz1e  
  static holder _1; x&m(h1h  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 i }Zz[b  
x")Bmw$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aD6!x3c/  
而不用手动写一个函数对象。 kGakdLl  
oYJ<.Yxeb  
wAzaxeV=  
g2rH"3sC  
四. 问题分析 KZaiy*>)  
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。 XaoVv2=G~  
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。 Tn(uH17  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Sco'] ^#(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 BGOS(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 z8)&ekG  
h gwS_L  
五. 问题1:一致性 EQM[!g^a  
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?| *#@{&Q(Qh  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $YJi]:3&  
t#-4edB,  
struct holder r&:yZN  
  { 7qWa>fX  
  // %rEP.T\i  
  template < typename T > Bi"cWO  
T &   operator ()( const T & r) const h7m$P^=U  
  { Pi,86?  
  return (T & )r; rsw= a_S  
} $?LegX  
} ; tn(6T^u  
9'|_1Q.b^  
这样的话assignment也必须相应改动: gd]_OY7L  
P86wRq  
template < typename Left, typename Right > W&3,XFnI_  
class assignment PfhKomt"  
  { .hoVy*I  
Left l; (#qQ;ch  
Right r; [g=4'4EZc  
public : UjyrmQf  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (S6>^:;=~  
template < typename T2 > 5*Dh#FRp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  _BCq9/  
} ; KR%NgV+}!0  
4ZYywDwn  
同时,holder的operator=也需要改动: 5F]2.<i  
tCu.Fc@  
template < typename T > Sg\+al7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const wawJZ+V  
  { k? ,/om1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .5A .[ZY)  
} v9#F\F/  
tQTjqy{K  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 PM QlJ&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 'HL.W](  
'+*'sQvH[  
return l(rhs) = r; 3,Iu!KB  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 {qs>yQ6a:-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `@So6%3Y|  
y3P4]sq  
template < typename Tp > 3k/X;:,.  
class constant_t dChMjaix  
  { =t.T9'{  
  const Tp t; SXNde@% {  
public : zkd^5A; `  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} hK %FpGYA  
template < typename T > U@53VmrOy  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  e `K{  
  { ( yB]$  
  return t; RQ8;_)%  
} #W4 "^#2  
} ; y<l(F?_  
q-/t?m0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 oA;ZDO06r  
下面就可以修改holder的operator=了 lnK#q .]  
YU\k D  
template < typename T >  k =O  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _s}`ohKvD  
  { p@oz[017/J  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); StiWa<"c  
} U&#`5u6'j  
WS%yV|e  
同时也要修改assignment的operator() ryb81.|  
/Zxq-9   
template < typename T2 > dfh 1^Go  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } v[)8 1uY  
现在代码看起来就很一致了。 KxWm63"  
vx}BT H  
六. 问题2:链式操作 |OuIQhoE  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `^|l+TJG  
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。 &q#. >  
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。 ` }B,w-,io  
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。 ,;f5OUl?[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct hS&.-5v  
yR"mRy1  
template < typename T > Fh/sD?  
struct result_1 DVDzYR**4  
  { ~.tYYX<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; o'8nQ Tao  
} ; qqys`.  
\ _?d?:#RD  
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: 6h0}ZM  
Zay%QNsb  
template < typename T > _(I)C`8m  
struct   ref A2 $05a$%  
  { e0j4t-lL  
typedef T & reference; amQTPNI  
} ; ?Cx=!k.  
template < typename T > \[]?9Z=n  
struct   ref < T &> X,{[R |  
  { wuM'M<J@  
typedef T & reference; vKfjP_0$  
} ; -!K&\hEjj  
%jHe_8=o  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: zg$ag4%Qgg  
d8U<V<H<  
template < typename T > wvxsn!Ao&=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Q7i(M >|O  
  { 9A/bA|$  
  return l(t) = r(t); }D.\2x(J  
} SpYmgL?wJ  
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。 i% , 't  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 b*/Mco 9O  
6 N:Ps8Hg  
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 X(\L1N  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7_jlNr7uk  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7[!dm_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 U<E]c 4*  
最后的布局是: pf%; *  
                Add Nwe-7/Q  
              /   \ ),[@NK&=  
            Divide   5 5&O%0`t  
            /   \ 6> z{xYat  
          _1     3 M"bG(a(6:  
似乎一切都解决了?不。 vU]n0)<KB  
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。 =\oL'>q  
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。 ~*9Ue@  
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: P}qpy\/(4  
9* huO#  
template < typename Right > %g{)K)$,ui  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;r&Z?B$  
Right & rt) const iz{TSU  
  { V|[NL4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4>a(!h t  
} xSNGf@1b  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,D]g]#Lq  
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。 pnyu&@e  
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。 6,MQT,F  
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。 -A=3W3:C  
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。 *?]<=IV?  
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? xI~A Z:m  
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: W&&|T;P<J  
&43c/T Sb  
template < class Action > 9 wbQ$>G9  
class picker : public Action f}p`<z   
  { 2|d^#8)ZC  
public : B]: |;d  
picker( const Action & act) : Action(act) {} F|qMo|  
  // all the operator overloaded `9+R]C]z8  
} ; &R?to>xr \  
`JpFqZ'58  
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。 hayJgkZ '  
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: LExm#T`  
\AH5 zdK  
template < typename Right > TI/RJF b  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const o3GkTn O  
  { "DfjUk  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ir>h3Zk   
} 80'@+AD  
xkiiQs)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $u'"C|>8  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 h6^|f%\w*i  
-,T!/E  
template < typename T >   struct picker_maker T!B\ixt6  
  { EU%v |]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *PV"&cx  
} ; ge.>#1f}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]1Wxa?  
  { VPuR4 p.  
typedef picker < T > result; naH(lz|v  
} ; DB-79U%W  
E;x-O)(&  
下面总的结构就有了: W 02z}"#  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 #$-?[c$>  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 D&2NO/ R  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &]RE 5!  
至此链式操作完美实现。 Z|Rc54Ct  
Y6H?ZOq  
,>7dIJqzw  
七. 问题3 :r hB=  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 rTR"\u7&H  
*AW v  
template < typename T1, typename T2 > ^uN[rHZ*u  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9RHDkK{5  
  { N\B&|;-V  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fxoEK}TM  
} h8 N|m0W  
nC$ c.K'  
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: A2PeI"y  
z+0#H39&  
template < typename T1, typename T2 > $S?xB$  
struct result_2 4/SltWU  
  { 6khm@}}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; nhm#_3!6A  
} ; >)>~S_u  
TEK#AR  
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? `i~J0#P  
这个差事就留给了holder自己。 p NQ@aJ  
    #vcQ =%;O  
'EU|w,GL}  
template < int Order > 5XNFu C9E  
class holder; s*kSl:T @O  
template <> aSSw>*?Q  
class holder < 1 > Xpmi(~n  
  { 5>u,Qh  
public : %$ CV?K$C  
template < typename T > @UCr`>  
  struct result_1 ] g]^^  
  { iininITOS{  
  typedef T & result; %v)O!HC}  
} ; S";c7s  
template < typename T1, typename T2 > &UfP8GE9  
  struct result_2 !@3"vd{^  
  { Ev>P|k V&A  
  typedef T1 & result; 'B yB1NL  
} ; 1=z6m7@'-  
template < typename T > :Fh#"<A&&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const IC6r?  
  { crQ_@@X?<  
  return (T & )r; N$N 7aE$  
} g&I|@$\  
template < typename T1, typename T2 > suHi sc*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [*U.bRs  
  { 9[R+m3V/`  
  return (T1 & )r1; 7{\6EC}d[&  
} $[ oRbH8g  
} ; a4n5i.;  
8jY<S+[o  
template <> oqo7Ge2  
class holder < 2 > |w{C!Q8l  
  { ]k8f1F  
public : Yv.7-DHNl  
template < typename T > A76H M@Q  
  struct result_1 ^1yD&i'q  
  { 1 @i/N  
  typedef T & result; "'C5B>qO  
} ; ~E/=nv$  
template < typename T1, typename T2 > 0C> _aj  
  struct result_2 Zi+FIQ(  
  { :wXiz`VH  
  typedef T2 & result; 6H: fg  
} ; Anu:  
template < typename T > pZopdEFDK|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ar\|D\0V  
  { q4w]9b/  
  return (T & )r; A+8)VlE\  
} "qF/7`e[  
template < typename T1, typename T2 > \A01 1R&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  f_n  
  { k(^TXUK\o  
  return (T2 & )r2; bRyxP2  
} 1E / G+pm  
} ; U m\HX6  
_q#pEv  
dWiNe!oY2  
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> >。 hBnUpYec  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  B>:U  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 0C%IdV%CU  
yc?L OW0  
return l(i, j) = r(i, j); *(1 <J2j  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }(!Uq  
yOQae m^O  
  return ( int & )i; Z;a)P.l.>  
  return ( int & )j; C.:S@{sK  
最后执行i = j; Qx,#Hj  
可见,参数被正确的选择了。 Vf~-v$YI  
;@ixrj0u  
],0I`!\  
;f[##=tm  
hx&fV#m  
八. 中期总结 I*Dj@f`  
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: C=r`\W  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  <a $!S  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *j]Bo,AC  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /{hT3ncb  
y `FZ 0FI  
W[DoQ @q  
~A5NseWCK  
hM!g6\ w  
!m~r0M7  
九. 简化 9#1?Pt^{<  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。  G$'UK  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %hBwc#^  
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:  q9{ h@y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 b|k^   
  +-*/&|^等 <m~8pM  
2. 返回引用。 }jC^&%|  
  =,各种复合赋值等 !mqIq} h  
3. 返回固定类型。 KwaxNb5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |BhL.  
4. 原样返回。 f$5pp=s:n  
  operator, N<4 nb  
5. 返回解引用的类型。 98 NFJ  
  operator*(单目) m*B4a9 f  
6. 返回地址。 AZik:C"Q  
  operator&(单目) K% snE7X?)  
7. 下表访问返回类型。 3rHn?  
  operator[] hg<[@Q%$o  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ; }T+ImjA  
  operator<<和operator>> pQc-}o"  
JJg;X :p  
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。 6!itr"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: jK[*_V  
#1*7eANfr  
template < typename Left > 5wAKA`p"z  
struct value_return r: >RH,  
  { K8 [Um!(  
template < typename T > !"RRw&0M  
  struct result_1 kmu`sk"  
  { }!Pty25j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =w`uZ;l$Q  
} ; Gl|n}wo$  
#l- 0$  
template < typename T1, typename T2 > [Pjitw/?  
  struct result_2 !J@!2S 9  
  { b]xoXC6@t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; >O rIY  
} ; [N9yW uc  
} ; zv/dj04>  
d8 Jf3Mo  
 CDuA2e  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait |`o1B;lc  
0&Ftx%6%  
下面我们来剥离functor中的operator() 6:; >id${  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .GNyA DQp  
/hVwrt(  
return l(t) op r(t) E11C@%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (5th   
return op l(t) 6`7bk35B  
return op l(t1, t2) IDos4nM27]  
return l(t) op ?Y8hy|`  
return l(t1, t2) op oyk&]'>  
return l(t)[r(t)] :wg=H  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )wD/<7;  
_Ds,91<muQ  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Kj3Gm>B<y  
单目: return f(l(t), r(t)); %t!S 7UD  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); TKGaGMx6@  
双目: return f(l(t)); ybFxz  
return f(l(t1, t2)); q^zG+FN  
下面就是f的实现,以operator/为例 MVvBd3  
>D~8iuy]8.  
struct meta_divide 7D:rq 8$\  
  { (&v|,.c^)1  
template < typename T1, typename T2 > vbtZ5Gm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5%fWX'mS  
  { C8Mx>6  
  return t1 / t2; &zEBfr  
} lfC]!=2%~8  
} ; i+~BVb  
.S/zxf~h  
这个工作可以让宏来做: 6hYz^}2g  
'2<r{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (6a<{  
template < typename T1, typename T2 > \ u|AMqS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Dr%wab"yy  
以后可以直接用 hf2bM `d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Y&Fg2_\">  
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 !-3;Qj}V  
(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。。。) $)o0{HsL+  
.RFH@''  
2YW;=n  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 . o /uA  
~ *"iLf@,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7[qL~BT+  
class unary_op : public Rettype \6?a  
  { KT<$E!@  
    Left l; nC%qdzT  
public : \'Et)uD*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (Y7zaAG]  
_&S#;ni\c  
template < typename T > {9V.l.Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _]4 p51r0  
      { dr=Q9%  
      return FuncType::execute(l(t)); 76<mP*5  
    } _Q I!UQdW  
EUcD[Rv  
    template < typename T1, typename T2 > wDW%v@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -XCs?@8EQ  
      { 9.M'FCd~M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .|R4E  
    } bK~Toz< k  
} ; &U|c=$!\  
&*+$38XE^  
2y^:T'p  
同样还可以申明一个binary_op sV%DX5@  
C2v_] ,]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !aF~5P7%  
class binary_op : public Rettype ' :B;!3a0d  
  { +@3+WD  
    Left l; yFDeY PZP  
Right r; Gg9MAK\C9  
public : G|1.qHP[F  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4{zy)GE|W  
j;coPehB  
template < typename T > HBE[q#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \N0vA~N.  
      { z6E =%-`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Bgc]t  
    } >;c);|'}q  
g_syGQ\  
    template < typename T1, typename T2 > [ZSC]w^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #'s$6gT=  
      { Zhfg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @y;VV*  
    } Pa3-0dUr  
} ; pPRX#3  
#4$YQ  
JnBc@qnP6  
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 _< .VP  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `3T=z{HR9g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^ l]!'"  
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。 gE\ ^ vaB  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! C][hH?.  
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。。。 bOr11?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >E J{ *  
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) :Pdh##k  
下面是修改过的unary_op JL87a^ro  
;`7~Q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > GE!nf6>Km  
class unary_op "t4z)j;  
  { qK%N{ro[{?  
Left l; _j , Tc*T  
  [#gm[@d,  
public : *>=tmW;%  
$GRwk>N  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2Cp4aTGv#  
8m iJQIq  
template < typename T > 1i z =i^}  
  struct result_1 {"Sv~L|J;  
  { ]gPx%c  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #1J ,!seJ  
} ; M 8WjqTq  
1w7tRw  
template < typename T1, typename T2 > /P,1KVQPh  
  struct result_2 cOP'ql{"  
  { 5CK\Z'c~!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D*-  
} ; (9%?ik  
bDWL Hdu a  
template < typename T1, typename T2 > ~Re4zU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'Jf LTG.  
  { $;Fx Zkp  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); eWv:wNouk  
} Wd;t(5Xl  
MS""-zn<  
template < typename T > tdRvg7v,N%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F*U(Wl=  
  { ~|=D.}#$  
  return OpClass::execute(lt(t)); ir.RO7f  
} F;#$Q  
kB@gy}  
} ; O)&W0` VY  
#w|v.35%?  
vE(]!CB  
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 $rW(*#C  
好啦,现在才真正完美了。 ( xooU 8d  
现在在picker里面就可以这么添加了: }d}sC\>U  
%7mGMa/  
template < typename Right > DQ+6VPc^o  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8zeeC eIU  
  { ')q4d0B`"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); FLG"c690  
} $`GlXiV  
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。 ^dLu#,;  
Y910\h@V  
DQK?y=vf  
tx d0S!  
`oNJ=,p  
十. bind 4Lg ,J9  
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。 \;MP|:{pU  
先来分析一下一段例子 py\:u5QS  
g|uyQhsg  
`>UUdv{C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} BhDg\oxZ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =| T^)J  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 tgG 8pL  
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。 Z:^#9D{  
我们来写个简单的。 o}QP+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =5*Wu+S4r  
对于函数对象类的版本: XgX~K:<jt  
"XxmiK  
template < typename Func > swZi O_85  
struct functor_trait v3cMPN  
  { J:W+'x`@  
typedef typename Func::result_type result_type; (bv{1 7K  
} ; %ZD]qaU0  
对于无参数函数的版本: Ox#vW6;)  
VsSAb%  
template < typename Ret > 4GI3|{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > D"aK;_W@h  
  { tn Ufi8\ob  
typedef Ret result_type; ``< #F3  
} ; Q/3*65  
对于单参数函数的版本: s"#N;  
bL* b>R[x  
template < typename Ret, typename V1 > w;}5B~).  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > nG3SDL#(k  
  { B|a<=~  
typedef Ret result_type; Drtg7v{@\  
} ; G{6@]72  
对于双参数函数的版本: Xj+_"0 #  
i/-IjgM"-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !yj1X Ar  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @C@9Tw2Y  
  { Bj4c_YBte  
typedef Ret result_type; N KgEs   
} ; sryA(V  
等等。。。 USEmD5q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }iDRlE,  
H0inU+Ih  
template < typename Func > T rh t2Iv  
struct func_return eCKm4l'BZ  
  { i_m& qy<v  
template < typename T > w uY-f4  
  struct result_1 xib}E[-l#  
  { yB7si(,1>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Tx&H1  
} ; bj0HAgY@  
;DX{+Z[  
template < typename T1, typename T2 > !lzj.|7=1  
  struct result_2 *-]k([wV  
  { = .S2gO >  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4N= , 9  
} ; YhglL!p C  
} ; *g}==o`  
a9lYX*:  
yg}L,JJU<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  >h2qam  
YdvXp/P:|  
template < typename Func, typename aPicker > EhO\N\p(Q=  
class binder_1 /oe0  
  { Z{(Gib~{N  
Func fn; sR PQr ?  
aPicker pk; n3J,`1*ct  
public : N0lFx?4  
V^qBbk%l>D  
template < typename T > /:A239=+?  
  struct result_1 oIE(`l0l  
  { "AJ>pU3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8_>:0(y  
} ; WR.7%U';  
fUKdC \WL  
template < typename T1, typename T2 > [3sxzU!t~  
  struct result_2 ~V"cLTj"  
  { 4$DliP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <;0N@  
} ; Hs -.83V  
V3~a!k  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jI2gi1 ,a  
JKi@Kw  
template < typename T > .P :f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n.6 0$kR`  
  { Fif^V  
  return fn(pk(t)); qb&N S4#  
} -WBz]GW4r  
template < typename T1, typename T2 > mc=! X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mx(%tz^t  
  { Nw>T $RzS  
  return fn(pk(t1, t2)); VO;UV$$  
} $x_52 j\j  
} ; f'`nx;@X  
ctUF/[_w;  
+V+*7s%fL  
一目了然不是么? *[1u[H9Cv  
最后实现bind "kBqY+:Cn  
_?]BVw  
fov=Yd!  
template < typename Func, typename aPicker > Q#ZD&RZ9.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) a[74%L?  
  { 1S[5#ewB;j  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); e=n{f*KG`  
} )Rhff$  
|CZnq-,C  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ss0'GfP  
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。 97]a-)SA  
SC $`  
十一. phoenix @X|i@{<';  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: oF@x]bmU  
v<7Gln  
for_each(v.begin(), v.end(), +{C9uY)$vf  
( >\?z37 :T  
do_ V^`?8P8d  
[ zOao&  
  cout << _1 <<   " , " )p!*c,  
] )pZekh]v  
.while_( -- _1), .?i-rTF:  
cout << var( " \n " ) n(Q\' ,C  
) uFm+Y]h  
); KYkS6|A  
I| W'n-4Y  
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: Xb<DpBrk  
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 ^)hAVf~E  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #j^('K|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +w k]iH  
%su}Ru  
{HIR>])o  
template < typename Cond, typename Actor > uOG-IHuF  
class do_while 42V,PH6o  
  { && DD  
Cond cd; "xDx/d8B  
Actor act; ':!3jZP"m  
public : XDpfpJ,z"}  
template < typename T > 2/v35| ?  
  struct result_1 $Wr\ [P:  
  { `%t$s,TiP  
  typedef int result_type; ]DC;+;8Jc  
} ; Ic[}V0dk  
AezvBY0'`z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} F-BJe]  
NI5]Nz<?  
template < typename T > ^w:OS5%R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5:Yck<  
  { .7 (DxN  
  do ]Q6+e(:~ZH  
    { .q0218l:dF  
  act(t); Aautih@LX  
  } Ni2]6U  
  while (cd(t)); ,c4c@|Bh?  
  return   0 ; lpl8h4d  
} xT9Yes&  
} ; ?mH@`c,fM  
5/& 1Oxo  
Y]C; T  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Xzl KP;r0  
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。 mD9STuA$H  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 )46 0 Ed  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 0o=!j3RjH  
下面就是产生这个functor的类: Eo%UuSi  
8AT;8I<K  
K!3{M!B   
template < typename Actor > QJx9I_  
class do_while_actor )-=2w-ZX  
  { "XCU'_k=  
Actor act; {IJ-4>  
public : !G7h9CF|{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} p3g4p  
hlX>K  
template < typename Cond > |y.zo cBj  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; K!GUv{fp  
} ; JW=uK$sO  
XZ} de%U1  
lp(Nv(S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]oEQ4  
最后,是那个do_ ABcBEv3  
k {a)gFH O  
fWj@e"G  
class do_while_invoker G]-%AO{K  
  { 7,h3V=^)Q  
public : !N1J@LT5h  
template < typename Actor > ugI#ZFjJWE  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const P{cos&X|  
  { zks#EzQ  
  return do_while_actor < Actor > (act); d@ZoV  
} !R74J=#(  
} do_; T%kKVr  
g5}lLKT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? T`?n,'!(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <(YF5Xm6$h  
最后来说说怎么处理break和continue '0RRFO  
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。 B'p5M.6d#:  
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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