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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (pNA8i%=G  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Y[#i(5w  
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, " 8>*O;xk  
Ns?y) G>:  
9=89)TrY  
/w$<0hH#'8  
  class filler y7txIe!<5  
  {  Q47Rriw  
public : + v{<<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @;!s"!~sv  
} ; $d'GCzYvZ  
K FvNsqd  
xQT`sK+  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: *2Il{KO A^  
1$]4g/":o  
Ol"*(ea-TX  
<p;cR` %uE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); t 5g@t0$  
9X/c%:)\=  
uW },I6g  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Y1vl,Yi  
9l5l"Wj&  
^(r?k_i/  
Yh\ } i  
二. 战前分析 0.Pd,L(  
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。 OB FG!.)  
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 x|&A^hQ  
<E[X-S%&  
s~W:N .}*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CA, &R <]  
  /* --------------------------------------------- */ pn<M`,F~q  
vector < int *> vp( 10 ); x >hnH{~w  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); e p* (  
/* --------------------------------------------- */ %}t.+z(S  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); dcew`$SJp  
/* --------------------------------------------- */ -$yNJ5F`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *_ {w0U)  
  /* --------------------------------------------- */ ]{;=<t6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); nSdta'6  
/* --------------------------------------------- */ x>THyY[sq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); SRuNt3wW6  
 BR;f!  
f^\qDvPur  
Q5b~5a  
看了之后,我们可以思考一些问题: /"Ws3.p  
1._1, _2是什么? q^ lx03   
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。 #0V$KC*>  
2._1 = 1是在做什么? q|xJ)[AO  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 A6v<+`?  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 o[pv.:w  
{p@uH<)  
ve;#o<  
三. 动工 a/Z >-   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }c?/-ab>  
q'{LTg0kk  
3eX;T +|o  
|7KW'=O  
template < typename T > PZmg7N  
class assignment Q$ r1beA  
  { Vw0cf;  
T value; OLp;eb1g  
public : J-yj&2  
assignment( const T & v) : value(v) {} {U/a h2*  
template < typename T2 > ;dgxeP;mp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } # Un>g4>Rh  
} ; :I*G tq   
|d =1|C%,  
o\6A]T=R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *Y(v!x \L  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment uH 1%diL^  
f Glvx~  
 JsAl;w  
1ga.%M*  
  class holder 6 B>1"h%Wf  
  { 2~<N  
public : z=C'qF`  
template < typename T > ,5`pe%W7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const wn2+4> |~p  
  { xrb %-vT  
  return assignment < T > (t); Rrh?0qWs  
} \l)<NZ\  
} ; =8FV&|fP  
"|<6 bA  
?`T< sk8c  
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: Uv|z c  
')ZxWYT O^  
  static holder _1; CGmObN8~'F  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]gI>ay"\QA  
49. @Uzo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1haNca_6,  
而不用手动写一个函数对象。 <5rs~  
#m yiZL %  
&s m7R i  
wc@X:${  
四. 问题分析 .PjJ g^^  
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。 |KEq-  
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。 ?M?S+@(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "A\.`*6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Q(Q .(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e_mUO"  
7u8HcHl  
五. 问题1:一致性 c *<"&  
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?| A0Z<1|6r*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &+F|v(|r  
. !gkJ  
struct holder F-K=Ot j  
  { F~j U;L  
  // /O@'XWW  
  template < typename T > }2dz];bR  
T &   operator ()( const T & r) const Bc1[^{`bq^  
  { bMWL^*I  
  return (T & )r; \GA6;6%Oo  
} s%Ez/or(T  
} ; JBX#U@k>I  
CZE!rpl  
这样的话assignment也必须相应改动: v,6  
0V{a{>+  
template < typename Left, typename Right > Y4E UW%  
class assignment xRu m q  
  { $gKMVgD"  
Left l; 0sxZa+G0o  
Right r; Om #m":  
public : 5:[<pY!s#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yL =*yC  
template < typename T2 > ]WZ_~8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Ml &Cr  
} ; r0 %WGMk2  
7PE3>cD  
同时,holder的operator=也需要改动: ) xRm  
hCXSC*;  
template < typename T > qf7:Q?+.|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const < H1+qN=]`  
  { iq s  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); d GEMrjx  
} &+t! LM  
w.s-T.5.j  
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\]OC  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \ ) H}  
NpS*]vSO  
return l(rhs) = r; +<cvyg5U  
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。 8NY $Iw  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 9rhIDA(wc  
m~KGB"  
template < typename Tp > w]n ,`r^  
class constant_t %3v:c|r  
  { G/Ll4 :  
  const Tp t; B+e$S%HV  
public : R7'a/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Vp3r  
template < typename T > '2`MT-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Y6LoPJ  
  { ?~G D^F  
  return t; 'EsN{.l?  
} n,KOQI;  
} ; F_8 < tA6  
HS1Gy/6'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 gQ]WNJ~>  
下面就可以修改holder的operator=了 6U{&`8C  
f? sW^ d;  
template < typename T > 4[@`j{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const j 8lWra\y  
  { li>`9qCmI  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); o_un=ygU  
} ,`<w#  
"2cJ'n/L  
同时也要修改assignment的operator() jY.iQBhjEB  
7|~j=,HU+Z  
template < typename T2 > 3:q\]]]S  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %m8;Lh- X  
现在代码看起来就很一致了。 PFP/Pe Ng;  
)ESF)aKMiz  
六. 问题2:链式操作 5o2W[<%v  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 TF)OBN~/  
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。 wd4wYk\  
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。 h/9{E:ML  
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。 4J lB\8rc  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct l.tNq$3pS  
yHvF"4]  
template < typename T > 6>I{Ik@>  
struct result_1 7_$Xt)Y{  
  { H^Th]-Zl  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2LpJxV  
} ; m @K5eh  
y  @&Cn  
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: ym,UJs&  
n<C4-'^U[a  
template < typename T > #lA8yWxr  
struct   ref ~b}@*fq  
  { k0;ND  
typedef T & reference; } Qjp,(ye  
} ; 76i)m!  
template < typename T > (h8M  
struct   ref < T &> 3EGQ$  
  { K]mR9$/  
typedef T & reference; Z<@Kkbj  
} ; <|= UrG  
2i+'?.P  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &<</[h/B/F  
~T<yp  
template < typename T > EC6&#)g;CO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  Lb# e  
  { ,3^gB,ka  
  return l(t) = r(t); } $:uN  
} 0Xmp)_vba  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 !2dA8b  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 n[zP}YRr  
k(Z+(Y'{q~  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 /|{Yot e  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: y=!"++T]B<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /rsr|`#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 XW!a?aLNX  
最后的布局是: k(n{$  
                Add &m=Xg(G~c  
              /   \ G\8ps ~3T  
            Divide   5 OoKzPePWji  
            /   \ LqnN5l@ _B  
          _1     3 LQVa,'  
似乎一切都解决了?不。 &h=O;?dO  
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。 #NZ\UmA  
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。 "e WN5 2  
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: a`.] 8Jy)  
\I r&&%  
template < typename Right > y~)rZ-eSB  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Eq>3|(UT  
Right & rt) const w_30g6tA  
  { 7I~Ww{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n-m+@jRz  
} @WIcH:_w-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 { 3=\x  
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。 MB42 3{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。 _%G)Uz{3  
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。 Yk',a$.S  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ]"SH pq  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? E\N?D  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: w3lR8R]  
5IeF |#g  
template < class Action > neW_mu;~Z  
class picker : public Action 8y;W+I(71  
  { \Q.Qos  
public : G_EU/p<Q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~.qzQ_O/  
  // all the operator overloaded H"PnX-fGN  
} ; a\an  
1(C3;qlVD  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。  V"n0"\k,  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: I(fq4$  
41luFtE9  
template < typename Right > @DgJxY|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6Q]c]cCu  
  { a`5ODW+  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [u[`!L=  
} f$a%&X6"-  
k)D:lpxv  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > uLV@D r   
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。  /1-  
jbQ2G|:Q  
template < typename T >   struct picker_maker fu|N{$h%X  
  { @MIBW)P<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; jRN*W2]V  
} ; 0ra VC=[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > UkrqHHpy  
  { ]_NN,m>z  
typedef picker < T > result; "oZ]/(  
} ; %FnaS u  
EL+6u>\- k  
下面总的结构就有了: -L>\58`  
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。 " @!z+x[8  
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。 XHu Y'\;-  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]@OGp:Hz  
至此链式操作完美实现。 n*-t =DF  
T^h;T{H2  
hQ&S*f&='  
七. 问题3 M0`nr}g  
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。 $3BCA)5:  
R }M'D15  
template < typename T1, typename T2 >  (A 2x  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y(IT#x?p  
  { Vm.&JVb  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); v)@EK6Nty  
} fr S1<+  
<VV./W8e9  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: IuDg-M[  
0T2h3,  
template < typename T1, typename T2 > -o\$.Q3  
struct result_2 z'a#lA.$}  
  { G)\s{qk  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; c;_GZ}8  
} ; ?(GMe>  
WTPp/Nq'  
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? GSg|Gz""J0  
这个差事就留给了holder自己。 Pxu!,Mi[d  
    Z;shFMu  
7|3Qcn7P)@  
template < int Order > wsp&U .z  
class holder; xN wKTIK$  
template <> p D!IB`cA4  
class holder < 1 > IdTeue  
  { 4kGA`XhS*  
public : a,o)i8G9R<  
template < typename T > nd 'K4q  
  struct result_1 2V(ye9  
  { LLv~yS O  
  typedef T & result; 2UY0:y  e  
} ; V^aX^;  
template < typename T1, typename T2 > ! *\)7D  
  struct result_2 !!&H'XEJV  
  { Ggy_ Ctu  
  typedef T1 & result; (gBP`*2  
} ; cSCO7L2E18  
template < typename T > .58>KBj(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,>CFw-Nxu  
  { 9 O| "Ws>{  
  return (T & )r; 0'O;H[nrl  
} ey<u  
template < typename T1, typename T2 > v'*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const FH}n]T  
  { {snLiCl  
  return (T1 & )r1; q@;WXHO0  
} f XxdOn.  
} ; sKIWr{D  
j Efrxlj  
template <> &n|! '/H  
class holder < 2 > P ETrMu<  
  { V ~w(^;o@  
public : {:40Jf  
template < typename T > ^_3idLE  
  struct result_1 3:jKuOX  
  { <lZyUd  
  typedef T & result; (:E_m|00;  
} ; y %Get  
template < typename T1, typename T2 > W >eJGZ<  
  struct result_2 b_-ESs]g  
  { ju8tNL,J  
  typedef T2 & result; # 'G/&&<  
} ; ug[|'tR8  
template < typename T > pI7\]e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e8gJ }8Fj  
  { @& #df  
  return (T & )r; {U(-cdU{e`  
} r=4'6!  
template < typename T1, typename T2 > t/WauY2JUC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  Y2vzK;  
  { qC?J`   
  return (T2 & )r2; ]O',Ei^  
} ntkTrei ]  
} ; s<'^ @Y  
K"Vv=  
A/RHb^N  
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> >。 }MY7<sMDOy  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #T Cz$_=t  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: z=<T[Uy  
a#FkoA~M  
return l(i, j) = r(i, j); r<V]MwO=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) VaQ>g*(I  
;%2/  
  return ( int & )i; m8$6FN  
  return ( int & )j; Ei Wy`H;  
最后执行i = j; @/H1}pM~  
可见,参数被正确的选择了。 Je2o('MA  
0z/tceW'F  
1i#uKKwE  
:s+AIo6  
rxCEOG  
八. 中期总结 jV8mn{<  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: +`9 ]L]J]4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 JV(eHuw  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 g 'c4&Do  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #)q}Jw4]j  
_CAW D;P  
tY !fO>Fn~  
~1wAk0G`n  
xB3;%Lc  
Htl6Mr*{  
九. 简化 ^DXERt&3  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 }$#e&&)n  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +mhYr]Z  
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: =$Sf]L  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (f5!36mz  
  +-*/&|^等 J|_&3@r  
2. 返回引用。 ^M6v;8EU  
  =,各种复合赋值等 im9 B=D  
3. 返回固定类型。 /XS6X  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) '?t]iRCeI7  
4. 原样返回。 LW?] ~|  
  operator, %d($\R-*O  
5. 返回解引用的类型。 pez*kU+9  
  operator*(单目) >T;"bc b  
6. 返回地址。 ]Gow  
  operator&(单目) [' R2$z  
7. 下表访问返回类型。 PKT0Drv}c7  
  operator[] ?H eC+=/Z  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 SPOg'  
  operator<<和operator>> ~!meO;|W  
pA3j@w  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Fzh%#z0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9vCn^G%B  
{=IK(H  
template < typename Left > >`n0{:.1za  
struct value_return ##Z:/SU  
  { R"e~0WO  
template < typename T > SEXeK2v  
  struct result_1 O7ceSz  
  { [Av87!kJ!X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !vfjo[v  
} ; ySP1WK  
uljd)kLy4O  
template < typename T1, typename T2 > Gv>,Ad ka  
  struct result_2 dr^pzM!N  
  { dm,7OQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,$Qa]UN5Q  
} ; QX ishHk&  
} ; dMw7Lp&  
XD{U5.z>y  
1""9+4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !tCw)cou  
6xr$  
下面我们来剥离functor中的operator() %/~6Qq  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Z}f$ KWj  
X/lLM`  
return l(t) op r(t) i96Pel  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) xU@YBzbk  
return op l(t) tS#EqMf&o  
return op l(t1, t2) eHF#ME  
return l(t) op I8gGP'  
return l(t1, t2) op eJilSFp1  
return l(t)[r(t)] 5g&.P\c{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] PP/M-Jql)  
r^ S 4 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: WG NuB9R  
单目: return f(l(t), r(t)); ~ 6 1?nu  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); jU)r~QhN  
双目: return f(l(t)); _zI9 5  
return f(l(t1, t2)); Fj"g CBaR  
下面就是f的实现,以operator/为例 Y4 ){{bEp  
A|CW4f,  
struct meta_divide 5xwztcR-  
  { $6XSW  
template < typename T1, typename T2 > "w9`UFu%^e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) g)!B};AA  
  { 9bl&\Ykt.  
  return t1 / t2; Ah='E$t  
} +Qt=N6>  
} ; />Tyiy]2uu  
O;ZU{VY  
这个工作可以让宏来做: 7]d396%  
Yb%H9A  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j*x8K,fN  
template < typename T1, typename T2 > \ _Z.lr\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;E(gl$c:  
以后可以直接用 WSn^P~vC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) h/5n+*x(  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Fo3[KW)8I  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) `^9 Zbwq  
'M|W nR  
SWD v\Vr  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 @R9zLL6#7  
^HLi1w|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z6!MX_ep  
class unary_op : public Rettype UA!h[+Z  
  { }C/u>89%q  
    Left l; C#emmg!a\  
public : /YR*KxIx  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} O4$ra;UM`  
<wFR%Y/j  
template < typename T > &Sj<X`^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .S`Ue,H  
      { R5ZnkPEA  
      return FuncType::execute(l(t)); xAYC%)  
    } m}T^rX%m_  
Pg-~^"?y  
    template < typename T1, typename T2 > pB|L%#.cW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w8wF;:>  
      { ? 1?^>M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); PYkcGtVa_  
    } k[6@\D-  
} ; =8X`QUmT  
e7t).s)b{  
>1`FR w<  
同样还可以申明一个binary_op P1vr}J  
Vpt)?];P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R<Ojaj=V  
class binary_op : public Rettype H;k;%Zg;  
  { ;/N[tO?Q  
    Left l; <t,uj.9_  
Right r; XrYMv WT  
public :  02Ur'|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ME[Wg\  
-9~kp'_a  
template < typename T > gAhCNOp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %RL\t5 TV  
      { Nm--h$G  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _J 6|ju\  
    } HelC_%#^  
c ^G\w+_  
    template < typename T1, typename T2 > .6 !IO^`[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &0K; Vr~D  
      { <&n3"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); U u(ysN4`  
    } =$}P'[V  
} ; g.kpUs  
}9R45h}{<  
nZfTK>)A0  
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 l$z[Vh^UU<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ms<^_\iPN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  .LEQ r)  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Bz_['7D  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1.o-2:]E  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 s{NEP/QQJ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 p)f OAr  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) >@[`,  
下面是修改过的unary_op U`,&Q ]  
GD}3 r:wDs  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > i)1E[jc{p!  
class unary_op {p|OKf  
  { ]cc4+}L~  
Left l; |b;}' *  
  Q nDymVF  
public : HW|c -\tS  
!aeL*`;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;wbQTp2  
z tHGY  
template < typename T > &jl'1mZ  
  struct result_1 :@wO' o  
  { HPCzh  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; l#7,<@)  
} ;  V-}d-Y  
:M`|*~V~$  
template < typename T1, typename T2 > q+x4Od3  
  struct result_2 Y)N(uv6  
  { Y:FV+ SI  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,cWO Ak  
} ; F4k<YU  
w eT33O"!1  
template < typename T1, typename T2 > HyiuU`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VD,F?L!  
  { 6.6~w\fR8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); yH|ucN~k5S  
} T73oW/.0X?  
r%xp^j}  
template < typename T > h76#HUBr!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {dg3 qg~  
  { z<+".sD'  
  return OpClass::execute(lt(t)); oZ& ns!#  
} J@oGAa%3)  
//JF$o=)D  
} ; fg8V6FS  
6^ wg'u]c  
la8se=^  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Vvm6T@b M8  
好啦,现在才真正完美了。 b*nyt F  
现在在picker里面就可以这么添加了: _R1UEE3M  
t+q LQY}=  
template < typename Right > J@"Pv~R  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }kT;UdIu;  
  { %{yr#F=t#]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); nqBZp N ^  
} bFVz ;  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 -]Z!_[MlDF  
vROl}s;  
8doT`rI1  
:GIY"l'  
6NO=NL  
十. bind 7WiVor$g-  
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。 6](vnS;  
先来分析一下一段例子 RoxzCFsI\  
3hmuF6y~  
q+~z# jFX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} FMwT4]y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &m5WmEz>`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]RPv@z: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。 +; C|5y  
我们来写个简单的。 tW|B\p}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ufq"_^4  
对于函数对象类的版本: Wv77ef  
9K#.0  
template < typename Func > P;VR[d4e/  
struct functor_trait j~\\,fl=  
  { )P[B!  
typedef typename Func::result_type result_type; ({m["d  
} ; YJuaQxs  
对于无参数函数的版本: K>RL  
S"|D!}@-  
template < typename Ret > 0+/L?J3  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <z#r3J  
  { C0 .Xp  
typedef Ret result_type; c500:OSB  
} ; [_|i W%<`  
对于单参数函数的版本: {AO3o<-h  
f4/!iiS}r  
template < typename Ret, typename V1 > ^M,t`r{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;1NZY.pyc  
  { ppR_y  
typedef Ret result_type; r4J4|&ym  
} ; #E^%h  
对于双参数函数的版本: Uk S86`.  
e:AB!k^xp$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > xE9^4-Px*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > FDbx"%A  
  { $ ohwBv3S  
typedef Ret result_type; ^dZ,Itho  
} ; g|"z'_  
等等。。。 >Eik>dQ a  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy HjGT{o  
t82Bp[t  
template < typename Func > IhM-a Y y5  
struct func_return CS50wY  
  { S&_ZQLiQ$  
template < typename T > !h?N)9e  
  struct result_1 bp_3ETK]P  
  { $ n  n4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Vn];vN  
} ; VY=~cVkzS  
GY@Np^>[a  
template < typename T1, typename T2 > 9rn!U2  
  struct result_2 ,{J2i#g<  
  { _=U XNr8S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EIEwrC  
} ; {4}Sl^kn*  
} ; V *S|Qy!p  
@a%,0Wn  
[DGq{(O  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 A"vI6ud>  
- CM;sXq  
template < typename Func, typename aPicker > WVy"MD  
class binder_1  P/nXY  
  { x~Se-#$  
Func fn; 4z#CkT  
aPicker pk; pm5Yc@D  
public : qbqJ1^!6R  
8 Sl[&  
template < typename T > ai#EFo+#  
  struct result_1 /RX7AXXB  
  { (C6Y*Zm\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; xS,):R  
} ; t,k9:p  
D@DK9?#  
template < typename T1, typename T2 > dH?pQ   
  struct result_2 uBl&|yvxB  
  { :".!6~:2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tHJ1MDw'  
} ; ot_jG)  
kZUuRB~om  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} oJ6 d:  
J)'6 z  
template < typename T > 7T4rx53  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d[TcA2nF  
  { ,LcMNPr  
  return fn(pk(t)); SB$~Btr  
} *aG0p&n}  
template < typename T1, typename T2 > EnwiE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8Yb/ c*  
  { (e F5?I  
  return fn(pk(t1, t2)); ^,U&v;   
} %}'sFu m`  
} ; F4bF&% R  
<=A&y5o  
_QXo4z!a8  
一目了然不是么? eRVu/TY  
最后实现bind pKr3(5~  
JXPn <  
@ o;m!CYB  
template < typename Func, typename aPicker > >x!N@G  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (&njZdcb*  
  { 61jDI^:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6|_ S|N  
} V#3VRh  
;`F0 %0d  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !Z4,UTu|Q  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ?$ YE  
qIb(uF@l"  
十一. phoenix laFkOQI  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?#FA a,  
hrS/3c'<Z  
for_each(v.begin(), v.end(), ~x4Y57  
( jg%D G2  
do_ jj.]R+.G  
[ ceZt%3=5  
  cout << _1 <<   " , " Or_9KX2  
] foL`{fA  
.while_( -- _1), <JKPtF2b  
cout << var( " \n " ) }jIb ^|#CD  
) [oKB1GkA  
); tH W"eag  
YI\^hP#  
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: -p%=36n  
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 &TK%igL  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 4~o\Os+8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: YVs{\1|'  
 1XHGW=n  
9oGsrC lH  
template < typename Cond, typename Actor > sM?DNE^BvW  
class do_while Y61E|:fV!  
  { F." L{g  
Cond cd; dF FB\|e;0  
Actor act; kV(?u_ R  
public : 9k$uo_i'  
template < typename T > !r[uwJ=  
  struct result_1 K0+J!- a]7  
  { B<0lif|  
  typedef int result_type; $"_D"/*  
} ; Z ,T TI>P  
=x[`W9.D  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} hob%'Y5%D  
V}aXS;(r%  
template < typename T > wz:wR+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i 5_g z>  
  { d[O.UzQ  
  do re^1fv  
    { 0} {QQB  
  act(t); H:~LL0Md%  
  } hPEK@  
  while (cd(t)); M rVtxzH  
  return   0 ; fY-{,+ `'  
} v$,9l+p/  
} ; 5gEUE{S  
!hJKI.XH  
,:;_j<g`e  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). xQ$*K]VP  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 v"bOv"!al  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 yWX:`*GV  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ^M,Q<HL  
下面就是产生这个functor的类: g4-HUc zk  
7v=Nh  
/yH:ur  
template < typename Actor > 85H8`YwPh  
class do_while_actor . e]!i(5I  
  { 3S <5s}  
Actor act; `FmI?:Cv  
public : 6BMRl%3>Z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} T4Zp5m")  
yfaXScbE  
template < typename Cond > Ct.Q)p-wn  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; J#JZ^59lOS  
} ; AQ-PY  
IcaF 4#  
 ,?`$ ~8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 .CmwR$u&  
最后,是那个do_ _#-(XQa  
?)JW}3<.  
2^Y1S?g.  
class do_while_invoker 'rz*mR8  
  { #X|'RL($  
public : H!s &]b  
template < typename Actor > n:;2Z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ZT|E1[Q  
  { ~+4OG 0  
  return do_while_actor < Actor > (act); r5rK>  
} }_Jai4O  
} do_; Ig S.U  
O":x$>'t  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :~`E @`/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  LqU]&AAh  
最后来说说怎么处理break和continue +F`! Jt  
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。 Z*kg= hs^  
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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