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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda FBsw\P5w  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &7LfNN`  
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, 6%-2G@6d  
,")7uMZaF\  
g=Lt 2UIJ  
]Ea-?IhD  
  class filler OgX."pK  
  { G)Y!aX  
public : _[W=1bGJ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :nI.Qa'"H  
} ; DNPK1e3a{  
<3KrhhH  
K9R[ oB]b  
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: bu- RU(%  
.@'Vz;&mQ  
5|Qr"c$p  
xlAaIo)T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `F#KXk  
H@zpw1fH+  
U!4 ^;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ) =[Tgh  
0U'r ia:$  
<,{v>vlw  
R[QE:#hT  
二. 战前分析 .JE7vPv%!  
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。 <Vim\  
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 !wgj$5Rw.  
)'JSu=Ej  
6x0>E^~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); hjE9[{K  
  /* --------------------------------------------- */ 9pXFC9  
vector < int *> vp( 10 ); dU,/!|.K  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \ iFE,z  
/* --------------------------------------------- */ qF ?S[Z;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); < qBPN{'a"  
/* --------------------------------------------- */ dZ*o H#B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); LBg#KQ @  
  /* --------------------------------------------- */ )lbF'.i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); pmC@ fB  
/* --------------------------------------------- */ vd~O:=)4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); WKG=d]5  
-}%zus5  
 Po5}Vh  
j[9 B,C4  
看了之后,我们可以思考一些问题: wP%;9y2B  
1._1, _2是什么? ;$Y?j8g  
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。 04s N 4C  
2._1 = 1是在做什么? f5N~K>  
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。 f: R h9  
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。 *M{1RMc  
hRP0Djc  
M`(xAVl  
三. 动工 sEoS|"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -Jhf]  
*)`:Nm~y  
{1o=/&  
}V 1sY^C  
template < typename T > 0t) IW D  
class assignment fqcyCu7Ep  
  { hm& ~6rB  
T value; ZrTq)BZ  
public : /<mc~S7  
assignment( const T & v) : value(v) {} \sk,3b-&'  
template < typename T2 > [-l^,,E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8)i\d`  
} ; ,"D1!0  
G 5)?!  
_?{2{^v  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &rn,[w_F[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment F?UL0Q|uv  
\1tce`+  
nP}/#Wy  
|aZ^K\yIF  
  class holder { Z|C  
  { U}UIbJD*=  
public : l6i 2!&8P%  
template < typename T > /( q*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3}"VUS0wh  
  { <Sz9: hg-  
  return assignment < T > (t); Ss8`;>  
} A3Su&0uaB  
} ;  9( m^^  
&?~> I[^~  
-/h$Yb  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: , 7}Ri  
]|-y[iu  
  static holder _1; KmMt:^9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 G",+jR]  
D,NjDIG8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rP*?a~<  
而不用手动写一个函数对象。 *6uiOtH  
lY6U$*9c  
j*CnnM#n  
#oHHKl=M  
四. 问题分析 UOa{J|k>h  
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} / :  
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。 v'|Dj^3[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }+SnY8A=KZ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b7\nCRY  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3c6<JW  
le*pd+>j  
五. 问题1:一致性 W] RxRdY6[  
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?| d@C93VYp  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 L:~ "Vw6]_  
M,l Ib9  
struct holder NWTsL OIm  
  { xEbcF+@  
  // wt-)5f'{  
  template < typename T > U2G\GU1 X  
T &   operator ()( const T & r) const ]Fa VKC~3  
  { GLEGyT?~  
  return (T & )r; zhFGMF1  
} %R}}1  
} ; Rrsz{a  
UA{A G;  
这样的话assignment也必须相应改动: &Uzg&eB  
A H`6)v<f  
template < typename Left, typename Right > uYV# '%  
class assignment zV%U4P)Dao  
  { _m;Y'  
Left l;  M*%iMz  
Right r; nL\BB&  
public : [^aow-4z  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4O2O0\o:  
template < typename T2 > b8>r UGA{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *ozeoX'5D  
} ; ' R{ [Y)  
4SmhtC  
同时,holder的operator=也需要改动: C]{43  
YrA#NTB_o  
template < typename T > + -U7ogs  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^G=s<pp  
  { $=t&NM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); xaejG/'iK  
} 7Qz Uw  
3. Kh  
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。 !5pnl0DK*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 O"^KX5  
gR%fv  
return l(rhs) = r; =p$1v{L8  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 -fYgTst2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: I9H+$Wjd  
=! /S |  
template < typename Tp > Fj|C+;Q.  
class constant_t h%pgdix  
  { $:SHZe  
  const Tp t; k/cQJz  
public : ?PLf+S  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Hcuvu[)T"  
template < typename T > )V} t(>V  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;ZB[g78%R%  
  { UZv^3_,qz  
  return t; nCJ)=P.d  
} GoZr[=d  
} ; NEJxd%-  
Yaht<Hy  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 B xq(+^T  
下面就可以修改holder的operator=了 ^lf{IM-Y  
o|$l+TC  
template < typename T > R Mrh@9g  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *JUP~/Nr  
  { b<NI6z8\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); cd#@"&r  
} NO8)XJ3s  
_5y3<H<?  
同时也要修改assignment的operator() z\{y[3-  
*#w+*ywVZH  
template < typename T2 > Ak^g#^c*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .9PPWY;H  
现在代码看起来就很一致了。 z`y!C3w<  
k9xfv@v}  
六. 问题2:链式操作 Wyd,7]'z)Z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 cE$7CSR  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 0ERA(=w5  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 QGs\af  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 -xPv]j$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1!~=8FTv  
@))PpE`co8  
template < typename T > qlNK }  
struct result_1 2r]80sWY  
  { B ;@7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; fczId"   
} ; |gg 6|,Bt4  
tI~.3+F  
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: 3o5aB1   
CI{? Kb  
template < typename T > _?]bd-E  
struct   ref pqmtN*zV  
  { 1Ue )&RW  
typedef T & reference; :q/%uca9  
} ; K!;Z#$iw[  
template < typename T > UOC>H%r~M?  
struct   ref < T &> [W;iR_7T5  
  { tN&4t xB  
typedef T & reference; W_8N?coM  
} ; w3WBgH  
slaYr`u  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,4M7:=gf  
Nr8#/H2f  
template < typename T > ^}fc]ovV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @ (<C{  
  { Q}C)az  
  return l(t) = r(t); :c)N"EJlI2  
} Fuq ;4UcbL  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 V(3^ev/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >Z r f}H  
+twl`Z3n  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 QH7"' u6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: wVX]"o  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 WdI9))J2S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 yyB;'4Af  
最后的布局是: \"Jgs.  
                Add "H\1Z,P<m  
              /   \ %/iD@2r  
            Divide   5 ova4  
            /   \ cNOtfn6?F  
          _1     3 ^h\& l{e  
似乎一切都解决了?不。  ~ "Xcd8:  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Zawnx=  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 nI]8w6eCV  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 0vR gmn  
}@6ws/5  
template < typename Right > "sh*,K5x|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7vZtEwC)n  
Right & rt) const :+#$=4  
  { q(xr5iuP_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); AUjZYp  
} a4aM.o  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Wg{ 9X#|  
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。 ]t0]fb[J  
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。 W cOyOv  
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。 *Cf5D6=Q  
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。 {02$pO  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? c[VVCN8dA  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ;\a?xtIy  
R `K1L!`3  
template < class Action > cH>@ZFTF  
class picker : public Action [>--U)/  
  { e7tp4M9!%  
public : ^I W5c>;|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} k6eh$*!  
  // all the operator overloaded <OgwA$abl%  
} ; dmA#v:$1  
PzF>yG[  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 jEhPx  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: CZZwBt$P  
28 Q\{Z.  
template < typename Right > YF8;s4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const A; _Zw[  
  { -So$ f-y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U/ds(*g@  
}  N$ oQK(  
BN7]u5\7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'k'"+  
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。 t?Ku6Z'  
 GY`mF1b  
template < typename T >   struct picker_maker /tdRUX  
  { (}B3df  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @=<B8VPJd  
} ; >G9YYt~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *RYok{w  
  { L0\~ K~q  
typedef picker < T > result; xqSoE[<v  
} ; 5]f6YlJZ  
R<djW5()f  
下面总的结构就有了: 5nV IC3N+1  
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。 M:M"7>:  
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。 f/PqkHF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 N =T 0Td  
至此链式操作完美实现。 Kj53"eW  
w`YN#G  
h-.xx 4D  
七. 问题3  ^t}1 $H  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Lm&BT)*  
l4bL N  
template < typename T1, typename T2 > po9f[/s'+o  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _.%U}U  
  { Talmc|h  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "LNLM  
} =O%Hf bx  
G!)Q"+  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ;~,)6UX7  
F,8?du]  
template < typename T1, typename T2 > rSa=NpFxLu  
struct result_2 FW"n+7T  
  { Nn#;Kjul.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <EKTFHJ!  
} ; U3**x5F_  
v? Zo5uVoq  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? HT:V;?"  
这个差事就留给了holder自己。 1K#%mV_  
    =f?vpKq40  
b|-}?@&7&q  
template < int Order > i&TWIl8  
class holder; cY^'Cj  
template <> #=V\WQb  
class holder < 1 > :u]QEZ@@  
  { gb{8SG5ac  
public : :\Q#W4~p  
template < typename T > T@jv0/(+  
  struct result_1 6bDizS}  
  { ~_SRcM{  
  typedef T & result; i@`qam   
} ; V]Rt[l]  
template < typename T1, typename T2 > |b4f3n  
  struct result_2 }Uu#N H  
  { hnimd~E52k  
  typedef T1 & result; cJE4uL<  
} ; %p:Z(zU  
template < typename T > r$:hiE@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ot+Z}Z-  
  { )DGJr/)  
  return (T & )r; "+M0lGTB  
} |LRAb#F\  
template < typename T1, typename T2 > .~C%:bDnX7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const EK&";(x2(  
  { <Nk:C1Op}  
  return (T1 & )r1; 3#? 53s   
} Kzx` E>,z'  
} ; /_X`i[  
WjBH2v  
template <> :K~sazs7J  
class holder < 2 > Q@1SqK#-DQ  
  { "l{{H&d  
public : e3mFO+  
template < typename T > ix hF,F  
  struct result_1 4T]A! y{  
  { 6 w'))Z  
  typedef T & result; klAvi%^jE  
} ; '|<r[K  
template < typename T1, typename T2 > U.WXh(`%  
  struct result_2 /}/GK|tj  
  { BNgm+1?L  
  typedef T2 & result; F`La_]f?b\  
} ; |- <72$j  
template < typename T > E{P94Phv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^T*!~K8A  
  { + 9I|F m  
  return (T & )r; .D;6 r4S  
} Ob{Tn@  
template < typename T1, typename T2 > 3Vbt(K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h=qT@)h1>  
  { u* G+=aV.6  
  return (T2 & )r2; g^}C/~b[  
} W] WH4.y  
} ; gA`QV''/:  
JZK93R  
7GTDe'T  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 { 1_ <\ ~J  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  Xr:s-L  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :dQRrmM  
P4zwTEk`  
return l(i, j) = r(i, j); ^f57qc3nF  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [mQdc?n\  
Y/5(BK)  
  return ( int & )i; vN:!{)~z  
  return ( int & )j; 4JyA+OD4{  
最后执行i = j; S.{   
可见,参数被正确的选择了。 yh/JHo;  
'N^*,  
7n?yf_ je  
Z- t&AH  
F v*QcB9K  
八. 中期总结 _%er,Ed  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: SdN&%(ZE  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 EDuH+/:n  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @q`T#vd  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5dhy80|g]  
oaZdvu@y  
C_'EO<w$  
_Hd|y  
|Y8}*C\M.h  
1szObhN-l  
九. 简化 Z\]{{;%4b7  
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。 )&O6d .  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Mna yiJl  
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: c%WO#}r|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 BY&{fWUo  
  +-*/&|^等 cly}[<w!  
2. 返回引用。 7#W]Qj  
  =,各种复合赋值等 ZyDNtX%  
3. 返回固定类型。 }n "5r(*^@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )t@9!V  
4. 原样返回。 alB'l  
  operator, Aix6O=K6  
5. 返回解引用的类型。 :<mJRsDf  
  operator*(单目) F+GX{e7E\  
6. 返回地址。 /G|v.#2/g  
  operator&(单目) yXoNfsv  
7. 下表访问返回类型。 FZW`ADq]  
  operator[] =36fS/Gb  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 mj&OZ+  
  operator<<和operator>> tGgDS)  
SO.u0!  
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。 j RcE241  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: kG{};Vm  
Y9|!= T%  
template < typename Left > 4'=Q:o*w`  
struct value_return 8zpzVizDG  
  { "\O7_od-  
template < typename T > '`|j{mBhG  
  struct result_1 Ov<c1y;f  
  { 'l=>H#}<B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; y631;dU  
} ; 934j5D  
+7o1&D*v  
template < typename T1, typename T2 > P3]K'*Dyd  
  struct result_2 c|JQ0] K  
  { N mXRA(m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &A*E)T#>#  
} ; %\(-<aT  
} ; |(ab0b #  
qJ(uak  
K#N9N@WjR  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Q(cLi:)X2  
e@ D}/1~=  
下面我们来剥离functor中的operator() mI!iSVqr  
首先operator里面的代码全是下面的形式: iLIb-d?!a&  
vPGUE`!D+  
return l(t) op r(t) _@y uaMoW=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ||Owdw|{  
return op l(t) X'<RqvDc5  
return op l(t1, t2) [5p3:D  
return l(t) op u<uc"KY=  
return l(t1, t2) op -(F} =o'  
return l(t)[r(t)] B1J,4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] " acI:cl?,  
as]M%|/-I  
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: P8}IDQ9  
单目: return f(l(t), r(t)); BO4;S/ O  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `,xO~_ e>  
双目: return f(l(t)); 'G~i;o  2  
return f(l(t1, t2)); -3mIdZ  
下面就是f的实现,以operator/为例 g-wE(L  
!.X/(R7J  
struct meta_divide ]W$G!(3A  
  { D4@?>ek6U  
template < typename T1, typename T2 > Pg8boN]}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) km C0.\  
  { g%"SAeG<K  
  return t1 / t2; l[IL~  
} ?g{[U0)  
} ; T)sIV5bk  
yNXYS  
这个工作可以让宏来做: O5vfcX4>  
bR) P-9rs  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ u&1M(~Ub=  
template < typename T1, typename T2 > \ i8k} B o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; fMFkA(Of^  
以后可以直接用 &"JC8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^7/v[J<<  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 S+~;PmN9qL  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) x%r$/=  
(kB  
;$6L_C4B  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 &_-=(rK  
5I2 h(Td  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '%t$m f!nV  
class unary_op : public Rettype %;ED} X  
  { HBR/" m  
    Left l; Z2m^yRQ(  
public : ;"0bVs`.^e  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} s=-?kcoJ2d  
P8ej9ULX,  
template < typename T > #*.4Jv<R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y\;oZ]J  
      { ^i#0aq2}  
      return FuncType::execute(l(t)); #*qV kPX  
    } 6Aqv*<1=62  
nVWU\$Ft  
    template < typename T1, typename T2 > eA2*}"W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0J'Cx&Rg  
      { Xe\}(O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); zeQ~'ao<  
    } [&*irk  
} ; ^_Lnqk6  
9C,gJp}P  
NpZ'pBl  
同样还可以申明一个binary_op 9ThsR&h3  
Qx E%C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ty~Sf-Pri  
class binary_op : public Rettype d!:/n  
  { w^&UMX}  
    Left l; AJLzLbV+  
Right r; Z{B[r;  
public : yC5>k;/6#K  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6wB !dl  
ef{Hj[8  
template < typename T > *vRHF1)L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .Qn#wub  
      { M5+R8ttc  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =/|GWQ j  
    } =Xr{ Dg  
,e1c,}  
    template < typename T1, typename T2 > uGXvP(Pg'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SGZYDxFC@  
      {  EJC}"%h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); um]*nXIr  
    } 1_LKqBgo  
} ;  lY`WEu  
"~=}&  
T<7}IH$6xE  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 E#m^.B-}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 YK8l#8K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) gM1:*YK  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ~oSA&v4V  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! e[T3,2C  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 teDRX13=;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 b}7g>  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ~P,Z@|c4  
下面是修改过的unary_op wd|^m%  
ZT&[:>upR  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Uhh[le2 %  
class unary_op ;_< Yzl  
  { 502(CO>  
Left l; mXJG &EA  
  gf9,/m  
public : 4xs>X7  
E"BW-<_!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S?v;+3TG  
\J(~ Nv5!  
template < typename T >  nSo.,72  
  struct result_1 `ZC -lAY  
  { {yf, :5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <]S M$) =D  
} ; olo9YrHn  
/8_x]Es/  
template < typename T1, typename T2 > p |;#frj  
  struct result_2 E?K(MT&@  
  { t x1TtWo  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _pS)bx w  
} ; gEVoY,}/-U  
k~<ORnda  
template < typename T1, typename T2 > L-|7 &  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;2BPEo>z9  
  { vy5{Vm".4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 'g)5vI~'  
} Tff eCaBv  
}/NL"0j+4  
template < typename T > m7> )p]]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \3U.;}0_X  
  { $dt* 4n'  
  return OpClass::execute(lt(t)); uX7"u*@Q*~  
} `o+J/nc  
O'k<4'TC  
} ; )u!}`UJ  
yq[CA`zVN  
9Kz }  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug q4/P'.S  
好啦,现在才真正完美了。 3=L5Y/  
现在在picker里面就可以这么添加了: i2O$oHd  
x?R1/iHv  
template < typename Right > 5iItgVTW  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const V,tYqhQ3  
  { :VRQd}$Pi  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Q;2k bVWY  
} J0@#xw=+  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 1G,'  
A sf]sU..  
kafj?F  
tN;~.\TKg  
[ dVRVm0N  
十. bind m<4tH5 };d  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 W6 *5e{  
先来分析一下一段例子 kf",/?s2Z  
H8qAj  
3AuLRI  
int foo( int x, int y) { return x - y;} L{6Vi&I84[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 R /c-sV  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Wzh#dO?7  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 NydoX9  
我们来写个简单的。 UD]RWN  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: h5H#xoCXp  
对于函数对象类的版本: 98l-  
2;ogkPv'  
template < typename Func > .)=j~}\  
struct functor_trait VelX+|w  
  { l) )Cvre+  
typedef typename Func::result_type result_type; YQfQ[{kp  
} ; ( v=Z$#l  
对于无参数函数的版本: |Tl2r,(+R  
+-:G+9L@  
template < typename Ret > -v WX L  
struct functor_trait < Ret ( * )() > TbR Ee;1  
  { &>auW}r  
typedef Ret result_type; O`0A#h&No  
} ; DVyxe}  
对于单参数函数的版本: )d?L*X~y'  
5fhe{d"si  
template < typename Ret, typename V1 > T 3 +lYE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {D8[pG%z  
  { pB]+c%\  
typedef Ret result_type; Je~Ybh  
} ; ]M9r<x*  
对于双参数函数的版本: ZEU/6.  
^5gB?V,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > v/7iu*u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > F, p~O{ Q  
  { :,dO7dJi  
typedef Ret result_type; ApAHa]Ccp  
} ; (=i+{ 3`|  
等等。。。 DKf:0E8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy O>L 5 dP  
9"k^:}8.  
template < typename Func > P EAo'63$  
struct func_return wn{DY v7B  
  { 'St\$X  
template < typename T > m&r?z%  
  struct result_1 [mI;>q  
  { M)CE%/P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; UzmD2A sO"  
} ; wS1zd?  
]^CNC0  
template < typename T1, typename T2 > )h?Pz1-W1  
  struct result_2 ?qjlWCV|e  
  { !+I!J s"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P"mD 73a  
} ; ( u}tUv3  
} ; tqe8:\1yK  
a)Ca:p  
B mxBbg  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 A Pu cA  
yY42+%P  
template < typename Func, typename aPicker > /F6=iHK(l  
class binder_1 h/n&& J  
  { >) PcK  
Func fn; ;O7<lF\7o  
aPicker pk; 9i+SU|;j  
public : w[wrZ:[  
</8F  
template < typename T > 4#y  
  struct result_1 n~NOqvT <  
  { a5xp[TlXn.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; g!`$bF=e  
} ; T"$yh2tSY  
m2"~.iM8  
template < typename T1, typename T2 > nXOJ  
  struct result_2 Z6`[ dAo  
  { 2oFHP_HVfu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %7~~*_G  
} ; H#;-(`F  
1tQl^>r16  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?N*|S)BN  
$R[ggH&  
template < typename T > S @'fmjA'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bzw!,(u/ "  
  { 4U;6 2 jq  
  return fn(pk(t)); k/ 9S  
} ^B|Q&1  
template < typename T1, typename T2 > B@W`AD1^{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #A2)]XvY  
  { jQiK of>  
  return fn(pk(t1, t2)); do1aH$Iw  
} 2= 6}! Y  
} ; IA XoEBlMs  
80M"`6  
6U`yf&D  
一目了然不是么? *h>KeIB;  
最后实现bind AI&Bv  
ED={OZD8  
C&vUZa[p  
template < typename Func, typename aPicker > Q,mmHw.`J  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) q^_PR|  
  { v} $KlT  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); p=65L  
}  !Z'x h +  
lklMdsIdj  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Rx22W:S=C.  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Ok=RhoZZ  
CN$wlhs  
十一. phoenix ljij/C=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: DhwFD8tT  
2 R !1Vl  
for_each(v.begin(), v.end(), RTW4r9~'  
( :! h1S`wS  
do_ yqm^4)Dp  
[ <I{)p;u1  
  cout << _1 <<   " , " aD1G\*AFJ  
] .*N,x0 B(  
.while_( -- _1), E  K)7g~  
cout << var( " \n " ) VE<&0d<  
) 6mnj!p]3  
); JEK 6Ms;)A  
w}<CH3cx  
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: ^f -?xXPx  
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 #mNM5(o  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 i%8I (F  
那么我们就照着这个思路来实现吧: w>:~Ev]  
]e'Ol$3U9=  
"?Eh_Dw  
template < typename Cond, typename Actor > s\6kXR  
class do_while .&AS-">Z  
  { ~L G).  
Cond cd; 8]N  
Actor act; q89#Ftkt  
public : ztNm,1pnQ  
template < typename T > `43`*=  
  struct result_1 8Q&hhmOnz  
  { wr/Z)e =^3  
  typedef int result_type; ][|)qQ%V  
} ; 06 kjJ4  
`[<j5(T  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} G] -$fz  
.`OyC'  
template < typename T > b{C3r3B8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5 JE8/CbH  
  { R$<LEwjSw  
  do dc MWCK  
    { #HD$=ECcw  
  act(t); x:`]uOp  
  } sglYT!O  
  while (cd(t)); 5TqT`XTzm  
  return   0 ; ~ N+bD  
} E-NuCP%|c  
} ; QfuKpcT &  
d~](S<k  
^FJ=/#@T  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;&Q8xC2  
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。 $d4^e&s  
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。 uP\?y(= "  
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-"[TDEF  
下面就是产生这个functor的类: N:j"W,8  
$6~D 2K  
b]v.jgD  
template < typename Actor > /lKgaq.  
class do_while_actor ^mLZT*   
  { ;Ocih<4k  
Actor act;  A7*<,]qT  
public : v,N*vqWS  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .z u0GsU=  
VjbRjn5LI  
template < typename Cond > }Z MbTsm  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~7Ey9wRkD  
} ; aVI/x5p~  
zPp?D_t  
*]Nd I  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7]t$t3I`  
最后,是那个do_ x | =  
NPws^  
-hav/7g  
class do_while_invoker p/|]])2  
  { ozZW7dveU  
public : $=7[.z&  
template < typename Actor > / AFn8=9'^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 58"Cn ||tF  
  { ]de'v  
  return do_while_actor < Actor > (act); #<V/lPz+  
} c <8s \2  
} do_; xEN""*Q  
&ah!g!o3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;/$=!9^sZ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 D2o,K&V  
最后来说说怎么处理break和continue 3fJ GJW!zu  
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。 A)/ 8FYc  
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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