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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda YaJ{"'}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 i\Q"a B"r  
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, \gI:`>- x  
h@m n GE  
}fZ =T4r  
moJT8tb  
  class filler y'2kV6TtqD  
  { M6hvi(!X2  
public : :@@A  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1-NX>E5  
} ; D>7_P7]y  
l;Wy,?p  
,<P[CUD&&  
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: *A1TDc$  
}jY[| >z  
#!d^3iB2  
R$;&O. 5M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [ls ?IFg  
xm10  
/E4}d =5L  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,8"[ /@  
C}P \kDM  
R,5$ 0_]|+  
T;[c<gc/  
二. 战前分析 ~~:8Yv[(  
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。 97))'gC  
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 ?.Yw%{?TG  
})0 7u  
PSQ:'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `)C`_g3Ew  
  /* --------------------------------------------- */ &<P^Tvqq&  
vector < int *> vp( 10 ); v yLAs;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); v.2Vg  
/* --------------------------------------------- */ F/od,w9_  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~q T1<k  
/* --------------------------------------------- */ yDyeP{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); lQ<n dt~  
  /* --------------------------------------------- */ Qhr]eu;z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F3 l^^ Mc  
/* --------------------------------------------- */ dbUZGn~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); B{o\RNU  
nC!^,c  
c'#J{3d  
@Rb1)$~#  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7@cvy? v{  
1._1, _2是什么? \y )4`A  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 !4,xQ ^   
2._1 = 1是在做什么? )(!Z90@  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 7CL@i L Tq  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 +j: Ld(  
_t;VE06Xjs  
YG1`%,OW`  
三. 动工 aLk2#1$g  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: rUpAiZfz >  
L%O8vn^3  
Fx99"3`3  
^\kHEM|5v  
template < typename T > (`y|AOs  
class assignment y3[)zv  
  { s>``- ]3  
T value; k mr 4cU5  
public : PM<LR?PLc  
assignment( const T & v) : value(v) {} U4L=3T+:[  
template < typename T2 > V1#aDfiW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ecZOX$'5  
} ; g#%FY1xp  
E,"btBg  
MVv^KezD  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 M@X#[w:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |21hY  
rHBjR_L.2  
2T%f~yQ^  
1LIV/l^}f  
  class holder ftH%, /,  
  { v_h*:c  
public : :;WDPRx  
template < typename T > Eg29|)qsz  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5YH mp7c-z  
  { ZpctsCz]  
  return assignment < T > (t); J'c9577$  
} 5"~^;O  
} ; 5 ^z ,'C  
yj+b/9My   
sfPN\^k2  
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: Q!e0Vb  
49fq6ZhO  
  static holder _1; |< FCt-U  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "jc)N46  
[_hhC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `DllW{l  
而不用手动写一个函数对象。 ~tuFjj^  
_";pk  _  
xy3%z  
vl~   
四. 问题分析 `srZ#F5  
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。 *>$)#?t  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 &p4<@k\L  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 AX RNV  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 G5f57F  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _:p_#3s$  
V"jnrNs3  
五. 问题1:一致性 s'Q^1oQM2h  
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?| >b?)WNk  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 z ;Nk& <?  
jyH_/X5i7  
struct holder K/+C6Y?  
  { 10IPq#Jj  
  // [gp:nxyfQm  
  template < typename T > y]4 `d  
T &   operator ()( const T & r) const  ly%B!P|  
  { }z-  
  return (T & )r; BIf].RY  
} 5w{pX1z1  
} ;  A;x^6>  
=T4 w:  
这样的话assignment也必须相应改动: s;WCz  
R0<Vd"  
template < typename Left, typename Right > N`6|Y  
class assignment Q b{5*>  
  { 9,eR=M]+:  
Left l; {leG~[d  
Right r; aBi:S3 qk  
public : J}\]<aC  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4H)" d  
template < typename T2 > _N';`wjDY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } xG/qDc  
} ; t3g! 5  
}c5`~ LLK  
同时,holder的operator=也需要改动: #zs\Z]3#  
l8Qi^<i/  
template < typename T > NWK_(=n  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,x.)L=Cx8  
  { A_|FsQ6$P  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); S]=Vr%irX  
} NYvj?>[y  
82!GM.b  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 bI(98V,t  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 H5 hUY'O  
}_;!E@  
return l(rhs) = r;  yE,o~O  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 r/L]uSN  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: z5vI0 N$  
as!j0j%  
template < typename Tp > S,RJ#.:F[t  
class constant_t 9W$)W  
  { ye2Oh7  
  const Tp t; )1 j2  
public : z1s"C[W2T  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~' =4K/39  
template < typename T > jloyJ@ck  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const M[_I16s  
  { BmX Gk  
  return t; L(8dK  
} uI&M|u:nT  
} ; xR`2+t&t  
Uk\U*\.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 cSk}53  
下面就可以修改holder的operator=了 ", )  
5V bNWrw  
template < typename T > i%8 sy  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @ RBwT  
  { ".D +# 2Kl  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j~q`xv+R  
} Mwc3@  
{2@96o2}  
同时也要修改assignment的operator() _I4sy=tYXK  
q:.BY}X9  
template < typename T2 > dxWw%_Q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } = g}yA=.  
现在代码看起来就很一致了。 =LnAMl#9  
]]3D` F}  
六. 问题2:链式操作 [F EQ@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $8r:&Iw  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 A,qG*lv  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 m5{SPa,y  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 !F)oX7"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;D:T ^4  
EdpR| z  
template < typename T > 1PSb72h<  
struct result_1 T<)z2Bi  
  { M7 !" t  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; q|J]  
} ; BUyA]  
--kK<9J7  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: sKO ;p  
>`'9V| 1  
template < typename T > I#U44+c  
struct   ref j83 V$ Le  
  { .SN]hLV5  
typedef T & reference; ^ BKr0~4A  
} ; sN2l[Ous  
template < typename T > vE(Hy&Q&  
struct   ref < T &> +)S X  
  { z, [ +  
typedef T & reference; {A UEVt  
} ; q?&&:.H"?5  
rI/KrBM  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: YyIt-fPZ  
mX^RSg9E}  
template < typename T > zn|}YovY+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const MzD0F#Y  
  { $ 1U%E  
  return l(t) = r(t); @4$E.q<0  
} <!^Z|E  
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。 ^ZG1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 NY x4& *le  
t/|^Nt@XT  
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 l1WVt}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: >kYyR.p.b  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 46~ug5gV  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 r$5!KO  
最后的布局是: 51x,[y+Xe  
                Add x{$NstGB  
              /   \ 'Iu(lpF&  
            Divide   5 *OiHrI9y  
            /   \ 0 i"OG( ,  
          _1     3 Xl;N= fc  
似乎一切都解决了?不。 ?*,q#ZkA9W  
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。 ^MUM04l  
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。 :%{7Q$Xv<  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Kl?1)u3^4  
{NR~>=~K-  
template < typename Right > 7~'@m(9e  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2lRZ/xaF%P  
Right & rt) const {y'k wU  
  { 9[M u   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jLTs1`I/F  
} D$HxPfDZ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 srL,9)O C  
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。 YSbN=Rj  
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。 uypD`%pC  
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。 LKa_ofY  
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。 P6Ei!t,>  
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? x% 1Rp[  
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: _qV_(TpS+  
A\`Uu&  
template < class Action > G1rgp>m  
class picker : public Action dkjL;1  
  { B_> Fd&  
public : }R^{<{KVJ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} wr`eBPu  
  // all the operator overloaded b11C3TyQT  
} ; *RPI$0  
zw?6E8$h  
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。 lgl/| ^ Uw  
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: *3|KbCX  
NQmDm!-4  
template < typename Right > zx27aZ[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3?:}lY<,  
  { A Ho<E"R\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <$E8T>U  
} M5]w U   
R-ci?7dt3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /-T%yuU  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 lI9 3{!+>  
y03l_E,  
template < typename T >   struct picker_maker HM/ q B^  
  { ;\h'A(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8g\.1<~  
} ; #]rw@c  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ab`Gb  
  { sMZ \6  
typedef picker < T > result; 9E5B.qlw$l  
} ; FE`J.aw^X  
fw<'ygd  
下面总的结构就有了: ^#+9v  
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。 /=%4gWtr  
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。 XIU2l}g  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 lG2){){j  
至此链式操作完美实现。 gb-n~m[y  
n}2}4^  
wjkN%lPfvj  
七. 问题3 p~t$ll0s  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ?pFHpz   
k:f Rk<C  
template < typename T1, typename T2 > ]BA8[2=m  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .fgoEB,(  
  { &f[[@EF7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ipsNiFv:  
} /)~M cP3  
bz1\EkLL  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: X:YxsZQ 5Y  
Z=#!FZ{  
template < typename T1, typename T2 > q;rU}hAzG0  
struct result_2 ^VA)vLj@  
  { I)clGMS,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _v-sb(* J  
} ; jsuQ R  
r_)*/  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? GFvOrRlP\  
这个差事就留给了holder自己。 BP`UB  
    yY}`G-)g~*  
T6tJwSS4:  
template < int Order > bcQ$S;U)  
class holder; K~uoZ~_gA  
template <> *Nv<,Br,F  
class holder < 1 > Xh ?{%?2  
  { !$j'F?2 >  
public : \!_ >ul  
template < typename T > k7j;'6  
  struct result_1 56fcifXz@  
  { >d =k-d  
  typedef T & result; !+i  
} ; nF=h|rN  
template < typename T1, typename T2 > co: W!  
  struct result_2 U@H SU%H  
  { Q.x3_+CX  
  typedef T1 & result; x,n;GR  
} ; .^/OL}/~<  
template < typename T > ss*dM.b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \5Hfe;ny-~  
  { 'Ic$p>  
  return (T & )r; 6b@:La  
} K1Uur>Pk%  
template < typename T1, typename T2 > q?`bu:yS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0 ~VniF^  
  { O`*}N1No[  
  return (T1 & )r1; *edB3!!  
} ondF  
} ; nP] ~8ViS  
Uc.K6%iI  
template <> \ZXH(N*>2t  
class holder < 2 > ]2?t $"G8  
  { Z O&5C6qa  
public : =YR/|9(  
template < typename T > `U)~fu/\2M  
  struct result_1 }yUZ(k#  
  { b*7OIN5h  
  typedef T & result; Ok9XC <Xu  
} ; t|1?mH9  
template < typename T1, typename T2 > >=wlS\:"  
  struct result_2 NT:p6(s^  
  { /aP`|&G,)  
  typedef T2 & result; DvU(rr\p  
} ; ^MuO;<<,.  
template < typename T > H.*XoktC]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _E3*;  
  { *U8Pjb1  
  return (T & )r; ]"^U  
} q* +}wP  
template < typename T1, typename T2 > c{z QX0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >a[)F  
  { +Ibcc8Qud  
  return (T2 & )r2; L9"V$MO  
} Nw8lg*t"  
} ; =j6f/8   
Dr&2q X!  
c5pF?kFaD  
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> >。 &0~E+ 9b  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8ex{N3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Hr:WE+'  
LNtBYdB`pK  
return l(i, j) = r(i, j); A?=g!(wB  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ng2qu!F7  
kU0e;r1N  
  return ( int & )i; nKT\/}d  
  return ( int & )j; l@%MS\{  
最后执行i = j; YRqIC -_  
可见,参数被正确的选择了。 uD_iyK0,  
"1t%J7c_  
7?xTJN)G  
rUR{MF&]D  
xh,};TS(K  
八. 中期总结 > T=($:n  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: vdV@G`)HPr  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Z  G3u  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ihdN{Mx<2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Y:XE4v/)@L  
1ve %xF  
HTA Jn_  
e<#t]V  
9 "7(Jq  
l~.ae,|7  
九. 简化 W$=Ad *  
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。 F|Pf-.r`t  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _SY4Q s`d  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 1:(qoA:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Yxp.`  
  +-*/&|^等 q#$Al  
2. 返回引用。 ?#da4W  
  =,各种复合赋值等 {1Z8cV   
3. 返回固定类型。 Dyyf%'\M  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Wxx? iW ,  
4. 原样返回。 {26/SY  
  operator, Bvb.N$G  
5. 返回解引用的类型。 E<y0;l?H<  
  operator*(单目) u_shC"X:  
6. 返回地址。 B&3oo   
  operator&(单目) Iy% fg',%  
7. 下表访问返回类型。 L )p*D(  
  operator[] MOi.bHCQJP  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .SzP ig  
  operator<<和operator>> ',$Uw|N  
-PPH]?],  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 t"4RGO)jh  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: yhxen  
%5Q5xw]w3  
template < typename Left > a\;Vly;  
struct value_return GgwO>[T  
  { Sc#B -4m  
template < typename T > kK\G+{z?  
  struct result_1 N8S !&*m  
  { 9.)*z-f$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; '#pY/,hVB  
} ; Myaj81  
o_R<7o/d|  
template < typename T1, typename T2 > 'RZ=A+%X  
  struct result_2  3 c #oK  
  { (xxNQ] l-(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; R9bsl.e  
} ; d nRbt{`jP  
} ; HGM? ?=  
sxc^n aK0  
;r'y/ Y'?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait sF-{ (  
F<H[-k*t/  
下面我们来剥离functor中的operator() wiHGTaR  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >v--R8I*  
$v5)d J  
return l(t) op r(t) #y;TSHx/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) DD5 S R  
return op l(t) ~0/tU#&  
return op l(t1, t2) jT/}5\  
return l(t) op [Ume^  
return l(t1, t2) op /q[5-96c  
return l(t)[r(t)] <j\osw1R  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] max 5s$@  
TNun)0p  
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: +pMa-{  
单目: return f(l(t), r(t)); Zfwhg4G~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); vfBIQfH  
双目: return f(l(t)); v_=xN^R  
return f(l(t1, t2)); }#'I,?_k  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^jY/w>UdH  
LelCjC{`1  
struct meta_divide b~$B 0o)  
  { $r>$ u  
template < typename T1, typename T2 > 0 ]K\G55  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3%HF"$Gg  
  { ,zXP,(x  
  return t1 / t2; Yvmo%.oU  
} Z/ w}so  
} ; CcDmZ  
j<,Ho4v}_  
这个工作可以让宏来做: ly_@dsU'  
"^gV.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hv. 33l  
template < typename T1, typename T2 > \ 1=o|[7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `wGP31Y.  
以后可以直接用 ,^Ug[pGG-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^ &UezDTS  
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 ppYIVI  
(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。。。) 0 $Ygt0d  
"p Rr>Fa  
`3wzOMgJ  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 t?&@bs5~g  
*,x-}%X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }253Q!f  
class unary_op : public Rettype hKx*V"7/#\  
  { _.}1 Y,Q  
    Left l; %5[,U)X"  
public : *;N6S~_'Y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} '>"riEk  
mHj3ItXUu  
template < typename T > 6 (M^`&fl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  <xn96|$  
      { 8,VX%CS#q  
      return FuncType::execute(l(t)); xJcM1>cT>  
    } l(Y U9dp  
4k7 LM]  
    template < typename T1, typename T2 > fS@V`"O6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const owR`Z`^h)  
      { Uj/m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #saK8; tp  
    } 27"M]17)  
} ; @Yzdq\FI  
>0XB7sC  
U-]Rm}X\M  
同样还可以申明一个binary_op 9sQ #v-+Yx  
E: 7R>.g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mQ$a^28=qR  
class binary_op : public Rettype EdC^L`::  
  { Jm#mC  
    Left l; }Cs. Hm0P  
Right r; r}>q*yx:  
public : Tr\6 AN?o  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} BdMmeM2h  
a ](Jc)  
template < typename T > 2bnF#-(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DTx!# [  
      { o)B`K."  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); v,eTDgw  
    } O>vbAIu  
tMy<MO)Ei  
    template < typename T1, typename T2 > U07 G&? /  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tJ qd  
      { AiDV4lHr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =cP7"\  
    } BH;7CK=7R  
} ; Hyn*O)q!  
K|a^<| S  
;:`0:Ao.  
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 X:/Y^Xu  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6he (v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) G+k~k/D6  
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。 1s"/R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! R3dt-v  
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。。。 ' K\ $B_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [(81-j1v  
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) <+r<3ZBA  
下面是修改过的unary_op cUDo}Yu  
rzk-_AFR  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {y\5 9  
class unary_op _=g;K+%fb  
  { #"PRsMUw  
Left l; =QG0:z)K<v  
  {=Y3[  
public : 'P`L?/_3  
wI{ED  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6 @X j  
O_~vl m<#  
template < typename T > C)H1<Br7  
  struct result_1 +\D?H.P  
  { "Vw;y+F}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; WU:r:m+ >  
} ; ;zpSyyp@  
Vmb `%k20'  
template < typename T1, typename T2 > S!JwF&EW  
  struct result_2 uK!G-1   
  {  y5!fbmf  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m|8ljXX  
} ; L2WH-XP=  
 9{(A-  
template < typename T1, typename T2 > DtRu&>o_6D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s0/[mAY  
  { Wf>P[6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); FHv^^u'@  
} P_y8[Y]?  
"4Bk  
template < typename T > \~4IOu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +#wh`9[wBt  
  { $p?TE8G  
  return OpClass::execute(lt(t)); C%LXGMt  
} gQ8FjL6?  
4r+s" |  
} ; &X%vp?p  
F-&=N {+  
muZ6}&4  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 7wA.:$  
好啦,现在才真正完美了。 5;4bZ3e,0  
现在在picker里面就可以这么添加了: (imaL,M-D  
R{0nk   
template < typename Right > 4],*y`& g  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6$*\%  
  { 'U|Tye i?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); O&vE 5%x  
} yr"BeTrS.  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Q[Xh{B  
QGkMT +A  
65g"$:0  
7#G8qh<  
8 mFy9{M  
十. bind <,\Op=$l3I  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 `(Eiu$h6V-  
先来分析一下一段例子 {OBV+}#  
']'V?@H]4  
]Lz:oV^%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6.(L8.jv  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4IUdlb  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Zk .V   
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。 +Dwq>3AH  
我们来写个简单的。 8gK  <xp  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: B*c@w~E  
对于函数对象类的版本: BJ,D1E  
I%#&@  
template < typename Func > y2=`NG=  
struct functor_trait s(u,mtG  
  { !STa}wl  
typedef typename Func::result_type result_type; %jc"s\  
} ; ROWrkJI>i  
对于无参数函数的版本: k&M9Hn2  
_=*ph0nu  
template < typename Ret > O_bgrXg6x  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 'Io2",~ M  
  { `COnb@uD  
typedef Ret result_type; ]@G$ L,3  
} ; a*GiLq  
对于单参数函数的版本: )h>H}wDs  
)i$:iI >k  
template < typename Ret, typename V1 > D$&LCW#x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /jB 0  
  { >r8$vQGj  
typedef Ret result_type; /'<Qk'   
} ; S9@2-Oc  
对于双参数函数的版本: 6vL+qOdx  
CG397Y^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > T x 6\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > M%S.Z4D (0  
  { |Js?@  
typedef Ret result_type; V#-\ 4`c  
} ; >mXq= 9L4  
等等。。。 yG~7Xo5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy wrJ:jTh  
6:$+"@ps  
template < typename Func > PS\n0  
struct func_return 8V f]K}d  
  { fHc/5uYW  
template < typename T > ;mtv  
  struct result_1 Hi5}s  
  { Aav|N3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -q6d&D'B+  
} ; QgB%\mO=  
[:Y`^iR.  
template < typename T1, typename T2 > </@3}rfUPg  
  struct result_2 S1&Df%Ra  
  { Y [ p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Rk(2|I  
} ;  ~d\>f  
} ; f0Zn31c^  
\-eDNwJ:#@  
?x-:JME0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {DVu* %|  
H7&bUt/  
template < typename Func, typename aPicker > '3'*VcL(  
class binder_1 _1EWmHZ?  
  { ! {c"C  
Func fn; ,lUr[xzV  
aPicker pk; Z?AX  
public : bzh`s<+  
UP?]5x>  
template < typename T > Q/u1$&1  
  struct result_1 Bq 9 Eu1  
  { m:4Ec>?e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; c*:H6(u  
} ; ?jy6%Y#,i  
F?EAIL  
template < typename T1, typename T2 > uL1$yf'  
  struct result_2 ![}q9aeT  
  { }_GI%+t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; < X&{6xu  
} ; } 0^wJs  
Z<M?_<3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jJU9~5i?  
l$mfsm|{:  
template < typename T > b8$(j2B~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w]Byl3}Gt  
  { R3\oLT4  
  return fn(pk(t)); :^92B?q  
} G zw $M  
template < typename T1, typename T2 > v==]v2 -  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S{.G=O  
  { u U;]/  
  return fn(pk(t1, t2)); +,$ SZO]  
} D1g .Fek5  
} ; b,MzHx=im  
z&@O\>Q  
D @bnm s  
一目了然不是么? i *9Bu;  
最后实现bind SZ)AO8&  
,]* MI"  
6'YsSde".  
template < typename Func, typename aPicker > NKJ+DD:'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) a ]~Yi.H  
  {  p;k7\7  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <+iL@'SgF  
} c^a D r  
@GrQ /F7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $CgR~D2G  
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。 i<ug("/  
<f+ 9wuZ  
十一. phoenix 1NI%J B  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #eKg!]4-R  
$V?h68[c  
for_each(v.begin(), v.end(), wr+r J  
( "S ~(|G  
do_ 5q Y+^jO]o  
[ !\RBOdw C  
  cout << _1 <<   " , " u:[vqlU  
] 0S}ogU[k  
.while_( -- _1), /rQ[Ik$|  
cout << var( " \n " ) \ =(r6X  
) +* AdSzX  
); .W/#$s|X\  
ugT;NB  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ZT'VF~  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor {@tqeu%IM  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 d=~-8]%\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ? ^l{t4  
rm"C|T4:V  
b IZuZF>*  
template < typename Cond, typename Actor > L2GUrf  
class do_while ln~;Osb  
  { M}c gVMW  
Cond cd; :\sz`p?EC  
Actor act; "jFRGgd79  
public : g$P<`.  
template < typename T > <!m'xOD  
  struct result_1 E]<Ce;Vj  
  { l%^VBv> 2  
  typedef int result_type; Q(gc(bJV  
} ; S]#xG+$<  
oMNgyAp^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  +?I 1Og  
{ t1|6R0  
template < typename T > dY6A)[dAH'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^S]-7>Yyr  
  { S>y(3E]I  
  do #x^dR-@   
    { Cvk n2T  
  act(t); 6~#$bp^-  
  } L UitY  
  while (cd(t)); 9PZY](/  
  return   0 ; &Ub0o2+y  
} Nd] w I|>  
} ; dYP-QUM$7  
k_$9cVA  
O wJZ?j& )  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). miCW(mbO8  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 wE*jN~  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ;3 |Z}P  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 "B 9aJo  
下面就是产生这个functor的类: P}dhpU  
vsDR@Y}k  
h0v4!`PQ-  
template < typename Actor > XC NM  
class do_while_actor ]z{f)`;I  
  { AR}q<k6E  
Actor act; IC[iCrB  
public : f:)%+)U<Xm  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} h9J%NH  
Ny oRp  
template < typename Cond > F9Y/Z5 Ea  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; h%0hryGB  
} ; D6M ktE)'  
.&R j2d  
q)Uh_l.Cj  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [`'[)B  
最后,是那个do_ L4wKG&  
%?`TyVt&0  
`tZ-8f  
class do_while_invoker _t+.I9kQ  
  { "h>B`S  
public : O F|3y~z  
template < typename Actor > =5PNH2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const f-M9OI  
  { D. _*p  
  return do_while_actor < Actor > (act); iCK p"(kf  
} >AsrPU[  
} do_; Z[&7NJo(  
 ,m^@S  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? e,0y+~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .JG>/+  
最后来说说怎么处理break和continue FSp57W$  
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。 x9&{@ ?o  
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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