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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda zxkM'8JC  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `ruNA>M  
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, _3/ec]1  
Jm4#V~w  
5k]XQxc6_  
[u`6^TycP  
  class filler f-4.WW2FN  
  { 'TL2%T/)t  
public : 9e!vA6Fx  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -IadHX}]t  
} ; BWh }^3?l  
:}Ok$^5s  
OOokhZd`  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: /Y,r@D  
r$ =qQ7^#  
zN%97q_  
yG\UW&P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,9d9_c.T  
/%!~x[BeJ>  
e'34Pw!m  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \@K~L4>  
gw^'{b  
V>Fesm"aq  
+TH3&H5I_A  
二. 战前分析 ?Nf 5w  
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。 {pWBwf>R C  
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 xST4}Mb^f  
>^=gDJ\a  
zPR8f-Uvw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %m eLW&  
  /* --------------------------------------------- */ ,X68xk.'  
vector < int *> vp( 10 ); eCWPhB 6l  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); dQD$K|aUp  
/* --------------------------------------------- */ :lgi>^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Ow@v"L;jF!  
/* --------------------------------------------- */ EiWd+v,QJQ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); z C=a3  
  /* --------------------------------------------- */ ^ q?1U?4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^/toz).Q  
/* --------------------------------------------- */ UX2lPgKdLz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); hJ f2o  
y(5:}x&E  
K*Ks"Vx  
qM",( Bh  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]]2k}A[-I  
1._1, _2是什么? 5dl,co{q  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 QB&BTT=!  
2._1 = 1是在做什么? l+zb~  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 vN65T$g7  
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。 n-J2/j  
m|O1QM;T  
$i#?v  
三. 动工 7&U&E|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6S1m<aH6  
8]bz(P#  
+&5' uAe  
}Cj8  
template < typename T > .Q* 'r& n  
class assignment gmP9j)V6  
  { 19t{|w<  
T value; ab.tH$:<  
public : o ehaQ#e  
assignment( const T & v) : value(v) {}  )h_8vO2  
template < typename T2 > (dqCa[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } X%}nFgqQ  
} ; QR0(,e$Dl  
h/)_) r.x  
asVX82<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _mJG5(|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment o6a0'vU><  
W\cjdd  
,SUT~oETP  
|(%zb\#9  
  class holder 5l{Ts04k%  
  { Kct@87z  
public : !wE}(0BTx  
template < typename T > Z7a945Jd  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const l dqLM  
  { FwG!>  
  return assignment < T > (t); <RXwM6G2  
} pQa:pX  
} ; b5a.go  
q7\Ovjs0  
F<|t\KOW  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: B^v8,;jZT  
8sOQ9  
  static holder _1; O;uG?.\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,$lemH1d  
i=S~(gp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vB0RKk}d5  
而不用手动写一个函数对象。 L]%l51U  
kmPYx)o  
646JDX[o  
g)"gw+ZFc  
四. 问题分析 sG7u}r  
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。 eWs&J24  
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。 P8Qyhc  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ib=x~za@n  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 q v*7K@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @N@F,~[RR2  
3gEMRy*+  
五. 问题1:一致性 9=`Wp6Gmn  
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?| p@ NaD=9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 pzZk\-0R  
#5} wuj%5  
struct holder YJV%a  
  { .a'f|c6  
  // 7gF"=7{-  
  template < typename T > O+q/4  
T &   operator ()( const T & r) const 88s/Q0l  
  { 8' DW#%  
  return (T & )r; [iP#VM-N  
} Of,2Q#oji  
} ; aB~S?.l  
C1kYl0 zR[  
这样的话assignment也必须相应改动: <ABX0U[*  
Ifc]K?  
template < typename Left, typename Right > saf&dd  
class assignment 2,q}N q  
  { \3f& 7wU  
Left l; ]`g@UtD9`  
Right r; &ANP`=  
public : n2B){~vE  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ')Y'c  
template < typename T2 > MGS-4>Q#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Qn@Pd*DR  
} ; 'a6<ixgo0  
O^Q7b7}y  
同时,holder的operator=也需要改动: nI.x  
:KJ pk:<  
template < typename T > \JEXX4%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const <7SpEVQ  
  { ^!<dgBNj  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); O/s $SX%g  
}  ^zzP.   
JF&$t}  
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。 H,fZ!8(A_)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &Mq~T_S  
y$FW$Ka  
return l(rhs) = r; e}/Lk5q!  
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。 Q 1d'~e  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: M>9-=$7  
B~]5$-  
template < typename Tp > O/AaYA&  
class constant_t 9EDfd NN  
  { *4+3ObA  
  const Tp t; F'jWV5"*  
public : C2LL|jp*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} CYYkzcc^  
template < typename T > zJP6F.Ov!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const k.("3R6v:  
  { .+7;)K   
  return t; ku$$ 1xq  
} ]8q3>  
} ;  N\:. M  
'!l 1=cZD  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 FZ!`B]]le,  
下面就可以修改holder的operator=了 yjfat&$  
ee%fqVQ8P  
template < typename T > G!K]W:m  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0#w?HCx=  
  { 9Gv[ 8'I  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3a.kBzus  
} ;"(foY"L  
XGP6L0j  
同时也要修改assignment的operator() kOI t(e  
b Q]/?cCYV  
template < typename T2 > XsnF~)YW  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $O9^SB  
现在代码看起来就很一致了。 aW>6NDq(  
.e=C{  
六. 问题2:链式操作 `PY>Hgb  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 nstUMr6  
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。 _.L4e^N&UO  
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。 0eK*9S]  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 y|'SXM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^Z:~91Tv-_  
\ Y"Wu  
template < typename T > #1>X58I^  
struct result_1 gx%|Pgd  
  { `uC@nJ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ! u:Weoz  
} ; [B+W%g(c-  
lP<:tR~K  
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: Mn)@{^  
7b<yVP;{  
template < typename T > r$2P;Cxj  
struct   ref =}.EY iD  
  { 4'0Dr++  
typedef T & reference; _cXqAo  
} ; $m42:amM  
template < typename T > OF\rgz  
struct   ref < T &> Uw 47LP  
  { LqA@&H  
typedef T & reference; k1QpKn*  
} ; YCP) %}  
z<yU-m2h  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: q5?# 3T=  
JU4q zi  
template < typename T > ^k]XEW{PG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *hw\35%P`?  
  { 9=UkV\m)  
  return l(t) = r(t); B>2tZZko  
} at)~]dG  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ';<0/U  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xXM{pd  
utIX  %0  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Nqu>6^-z0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }K&7%N4LZ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 kXf'5p1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1PpyVf  
最后的布局是: 9]@A]p!  
                Add Rj4|Q:XG  
              /   \ cJrmm2.0kD  
            Divide   5  -4cXRv]  
            /   \ >(;{C<6|^  
          _1     3 YGrg  
似乎一切都解决了?不。 zRyuq1Zyc,  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 vMS |$L  
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。 0PWg;>^'  
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: ^Y'HaneoM  
>"C,@cN}B  
template < typename Right > 62Z#Y Q}x  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [Nk3|u`h  
Right & rt) const )Q .>rX,F  
  { 5=Di<!a;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ndkti5L,   
} Cvf[/C+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 B#M5}QT|2  
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。 Rp5#clsy  
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。 ?#45wC  
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。 7Zh~lM  
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。 |>#{[wko  
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? O<,\^[x  
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: k3uit+ge }  
LbkF   
template < class Action > GSRVe/ [  
class picker : public Action !7kG!)40  
  { (_"*NY0  
public : T7#W0^tj  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 07[_.i.l  
  // all the operator overloaded o}$ EG  
} ; 2* 2wY=  
}yz (xH  
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。 Jl&-,Vjb  
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: %oO4|JkJX  
7:2WgL o  
template < typename Right > !Ze5)g%H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const w$Rro)?}7  
  { sNLs\4v  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); NB8/g0:=n&  
} (,8$V\  
[Lzw#XE  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > oomT)gO 6*  
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。 4B^ZnFJ%m  
u4/kR  
template < typename T >   struct picker_maker {o>j6RS\  
  { nYX@J6!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ipf =ZD  
} ; ;9c<K  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &MCbYph,  
  { 1 =M ?GDc  
typedef picker < T > result; 7BJzM lJ1Y  
} ; QC9eUYe  
fP(d8xTx2y  
下面总的结构就有了: m+Rv+_R  
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。 K[!&b0O  
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。 [_Qa9e  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @]ytla>d  
至此链式操作完美实现。 =_:et 0  
=Xqc]5[i  
<kx&w(=  
七. 问题3 * iF]n2g:  
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。 !y@6Mm  
)s%[T-uKi  
template < typename T1, typename T2 > l\@)y4 +  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ::}{_ Z  
  { s;6CExH  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); * /:x sI  
} l p(8E6  
Ro9tZ'N!S  
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: id1s3b;  
,&R/4 :I  
template < typename T1, typename T2 > -}KC=,]vh  
struct result_2 SN1}xR$  
  { n\^Tq<] a  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; N19({0+i2  
} ; <y?r!l=Am  
/\4'ddGU  
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? C,v(:ZE$J7  
这个差事就留给了holder自己。 vy\RcP  
    .8by"?**  
*tK\R&4,4s  
template < int Order > ,f[>L|?e  
class holder; Z )SY.iK.  
template <> s]f6/x/~  
class holder < 1 > &2{ tF  
  { 0sfr d  
public : Yi$vg  
template < typename T > BZ?.D_bu  
  struct result_1 # ?/<  
  { ;{KV /<3  
  typedef T & result; N _86t  
} ; H*$jc\ dC  
template < typename T1, typename T2 > d'G0m9u2  
  struct result_2 6jC`8l:  
  { Bg|5KOnd  
  typedef T1 & result; Aj+2;]M  
} ; V7Ek-2M  
template < typename T > iqe%=%ZR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V4KMOYqm  
  { 4*Hgv:0?kI  
  return (T & )r; 0 g?z&?  
} 5Hw~2 ?a,  
template < typename T1, typename T2 > F*3j.lI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p(/dBt[3k  
  { +PcmJ  
  return (T1 & )r1; >8qQK r\"  
} f7X6fr<  
} ; K otrX  
&C "L  
template <> Jc|6&  
class holder < 2 > ]]oI#*c  
  { 7aQc=^vaZ  
public : <U!`J[n%  
template < typename T > 4Za7^c.  
  struct result_1 8&)DE@W  
  { IHcD*zQ  
  typedef T & result; 9 mmCp&~Z  
} ; ucG@?@JENm  
template < typename T1, typename T2 > 6 1F(<!  
  struct result_2 93` AWg/T  
  { A*}.EClH  
  typedef T2 & result; Dk(1}%0U/  
} ; \kU &^Hi  
template < typename T > s#)5h0t#du  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >VN5`Zlw\C  
  { '>' wK.  
  return (T & )r; 5sx1Zq7  
} vM*($qpAy  
template < typename T1, typename T2 > q@nP}Pv&5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~e+\k>^eN  
  { j]aoR  
  return (T2 & )r2; :uK? 4  
} ecCr6)  
} ; T`;%TO*Y  
8(~K~q[Cr  
zhpt%7So  
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> >。 Cif>7]M  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: eFL=G%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xx{PespNt  
O4^8jK}  
return l(i, j) = r(i, j); t ]_VG  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) e=.njMqW5  
Od5JG .]  
  return ( int & )i; q(2K6  
  return ( int & )j; Ai gS!-   
最后执行i = j; S/ODq L|  
可见,参数被正确的选择了。 BE_ay-  
.7.b :Dn0  
|!"`MIw,  
06N}k<10O  
!,Va(E|=  
八. 中期总结 X@LRsg  
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: -/g B|J  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3~ S8!nx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 EioB%f3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor g'V>_u#(  
-1U D0(  
D-4f >  
7zSLAHW  
or';A'k  
i5K[>5  
九. 简化 F=a<~EpZ  
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。 1M 781  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ZGYr$C~  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: O2f-5Y$@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 & '}/f5s|  
  +-*/&|^等 >V*mr{/1  
2. 返回引用。 l33Pm/V2?  
  =,各种复合赋值等 O^^C;U@U<1  
3. 返回固定类型。 qpE&go=k'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5Drq9B9;  
4. 原样返回。 {O`w,dMOI  
  operator, -Ty*aov  
5. 返回解引用的类型。 }9W4"e2)  
  operator*(单目) ?l^1 *Q,  
6. 返回地址。 _q{c##K f  
  operator&(单目) 7U2J xE  
7. 下表访问返回类型。 Ooq! 0g  
  operator[] v4.#;F.\m  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 oWC@w  
  operator<<和operator>> I$0)Px%z  
,Qnd3[2[  
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。  oze&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~?FpU  
Ju :CMkv  
template < typename Left > JaL%qco  
struct value_return NwG= <U*  
  { ,H19`;Q  
template < typename T > G6FEp`  
  struct result_1 Dqe^E%mc  
  { LG1r]2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )Hk3A$6(  
} ; Hr]h J c  
nw<&3k(g}  
template < typename T1, typename T2 > <RG|Dx[:=  
  struct result_2 DFd%9*N  
  { NF0%}II&xK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; o)2W`i&  
} ;  )8UWhl=  
} ; AbYqf%~7`l  
.On|uC)!  
5_z33,q2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait O2BDL1o  
LM-J !44  
下面我们来剥离functor中的operator() hijgF@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: GrAujc5|  
p n.T~"%  
return l(t) op r(t) `/ q|@B7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,J{ei7TN  
return op l(t) AG?dGj^  
return op l(t1, t2) y1bbILWej  
return l(t) op $a"n1ou  
return l(t1, t2) op s+EAB{w$  
return l(t)[r(t)] Gmq/3tw  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] m$W <  
S!3S4:]B^  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: HOE_S!N  
单目: return f(l(t), r(t)); a8i]]1Blz  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); W034N[9  
双目: return f(l(t)); |<.lW  
return f(l(t1, t2)); +{W>i;U  
下面就是f的实现,以operator/为例 3rcKzS7  
X90J!  
struct meta_divide r.>].~}4  
  { TT4./R:  
template < typename T1, typename T2 > Z]j*9#G1s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .72S oT  
  { sh`s /JRf  
  return t1 / t2; cnFI &,FM  
} \e'R @  
} ; <p\6AnkMr  
YJ;j x0  
这个工作可以让宏来做: Eg2[k.{P  
j  S?xk  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ G1"zElug  
template < typename T1, typename T2 > \ krC{ed  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Y<Xz wro0  
以后可以直接用 r]l!WRn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) aP8H`^DFX>  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 pSr{>;bN  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) x-AZ %)N9  
;ml)l~~YU  
;r>snJ=M  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 +tk{"s^r*  
.$%Soyr?,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4)"n RjGg  
class unary_op : public Rettype }f8Uc+  
  { I*IhwJFl/  
    Left l; 7_mw%|m6@  
public : =R Ah|e  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ALNc'MW!  
-Gw$#!  
template < typename T > j|/]#@Yr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Okm{Xx  
      { }2uI?i8  
      return FuncType::execute(l(t)); hvuIxqv!y  
    } %9M~f*  
0LfU=X0#7  
    template < typename T1, typename T2 > &znQ;NH#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KA){''>8  
      { B,K>rCZ/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); FcRW;e8-  
    } _jNj-)RB_  
} ; ZP;j9 T!  
P  '>SmQ  
$T`<Qq-r  
同样还可以申明一个binary_op =ZDAeVz3w  
sm\f0P!rv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F^5?\  
class binary_op : public Rettype sp5eVAd  
  { Tjl:|F8  
    Left l; 8&Oa_{1+Q  
Right r; &s$(g~ 4gC  
public : .GsO.#p{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;B?DfWX  
\L(*]:EP  
template < typename T > #DN0T' B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9uer(}WKT  
      { cu%C"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); H]$)Eg%6  
    } H'LD}\K l  
j8fpj{hp  
    template < typename T1, typename T2 > 0MkSf*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =Uj-^qcE  
      { "v`   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); j~+>o[c  
    } g-e #!(  
} ; A%^w^f  
>j'ZPwj^  
e][B7wZ  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 /,X[k !  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .9"Y_/0   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) V\{tmDE  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 h-m \%|D  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )* Q-.Je/U  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 KM !k$;my  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Fb4`|  
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) _x? uU  
下面是修改过的unary_op ObE,$_ k  
;+tpvnV;]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > GD:4"$)[o  
class unary_op >9f%@uSM$3  
  { }j^\(2  
Left l; >TP7 }u|  
  CXO2N1~(J  
public : S=nP[s  
ec gtUb8K  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9:!gI|C  
Z-U-N  
template < typename T > '2laTl]`  
  struct result_1 GN0`rEh  
  { A5H3%o(6k  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; LK;k'IJ  
} ; ]b=P=  
g"L|n7_b  
template < typename T1, typename T2 > pFm=y#!t  
  struct result_2 $ KRI'4  
  { y8 KX<2s1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r.T<j .\  
} ; +]|Z%;im  
9&2Vm;F_  
template < typename T1, typename T2 > V~hlq$jn<Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PZm:T+5H  
  { PmR~c,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0k'e:AjP  
} Ezi-VGjr]  
ynB_"mg  
template < typename T > z)xSN;x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =e}H'5?!  
  { aj"M>zd*}  
  return OpClass::execute(lt(t)); \2(SB  
} W0C@9&pn6  
4WN3=B  
} ; v NeCpf  
e+]6OV&+  
m "M("%  
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 ncX/L[L  
好啦,现在才真正完美了。 <d<mvXbw_@  
现在在picker里面就可以这么添加了: " beQZG  
+R\vgE68  
template < typename Right > c(/VYMJZ&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const shH~4<15  
  { Khe!g1=&X  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \(PohwWWo  
} _kdL'x  
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。 !{82D[5  
+dP L>R  
Lj"A4i_  
R.s^o]vT  
$%%os6y2v  
十. bind +e-,ST&w(  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 e|rg;`AW  
先来分析一下一段例子 WH$e2[+Y  
{ K _kPgKS  
x%<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =B];?%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1Fe^Qb5G  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `?y<>m*  
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。 -3&G"hfK  
我们来写个简单的。 M^7MU}5w  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: rFZrYm  
对于函数对象类的版本: 5I,gBT|B  
z*a8sr  
template < typename Func > ?|1Mv1C?  
struct functor_trait :qvI%1cP=  
  { kwud?2E  
typedef typename Func::result_type result_type; 7P B)'Wl"6  
} ; 3s:%2%jVK  
对于无参数函数的版本: +'G0{;b  
m$LVCB  
template < typename Ret > ZO7&vF}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ur\qOX|{  
  { 68iV/ 7  
typedef Ret result_type; Nk;iiz+_p  
} ; Y2R\]FrT  
对于单参数函数的版本: PU {uE[  
$2MAZGJV  
template < typename Ret, typename V1 > ow/57P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ^#):c`  
  { ==H$zmK  
typedef Ret result_type; P(SZ68  
} ; =1oNZKBP  
对于双参数函数的版本: Y=*P 8pg  
\]Dt4o*yZ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }K(o9$V ^!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #Y93y\  
  { Vh<A2u3&  
typedef Ret result_type; _J]2~b  
} ;  jAND7&W  
等等。。。 v8I{XU@%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1# t6`N]?V  
p{=QGrxB*  
template < typename Func > 3|rn] yZ  
struct func_return *]x*B@RF  
  { oh#> 5cA8  
template < typename T > -Y:ROoFOZ  
  struct result_1 [rreFSy#@  
  { !RlC~^ -  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *o' 4,+=am  
} ; sl/)|~3!8  
S*)o)34 U  
template < typename T1, typename T2 > x7RdZC  
  struct result_2 |z^pL1Z]5  
  { =f:(r'm?r.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BN@,/m9OQ%  
} ; Sd:.KRTu.  
} ; q2_`v5t  
>&H~nGP.  
:+ ,st&(E  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 aEx(rLd+  
L8V3BH7B  
template < typename Func, typename aPicker > }r2[!gGd%|  
class binder_1 X^< >6|)  
  { r(}nhUQ%E  
Func fn; 9DEh*%q  
aPicker pk; %^9:%ytt  
public : Zj-BuE&@f  
o&^NwgRCF  
template < typename T > C>*n9l[M~  
  struct result_1 98*x 'Wp  
  { H_X?dj15  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; C=VIT*=  
} ; 00M`%c/  
p\U*;'hv  
template < typename T1, typename T2 > W3LP ~  
  struct result_2 D{AFL.r{  
  { 4YJ=q% G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jNy?[ )  
} ; /#yA%0=w  
DzPs!(5[I  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3$"/>g/  
`Lz1{#F2G  
template < typename T > VjTe4$ *  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (G8  
  { '8r8%XI  
  return fn(pk(t)); M\yHUS6N  
} H4skvIl  
template < typename T1, typename T2 > U1Yo7nVf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WOO%YU =  
  { +8UdvMN  
  return fn(pk(t1, t2)); pN$;!  
} \ $;~74}  
} ; Z5>V{o  
j, t~  
e d;"bb  
一目了然不是么? L#j |2H|  
最后实现bind 6;JP76PD  
ozxYH],  
Z( #Ln  
template < typename Func, typename aPicker > |mj# 0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +t>XxYScx  
  { pGGV\zD^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); O3ZM:,.  
} Za!w#j%h  
1D$::{h  
2个以上参数的bind可以同理实现。 d_iY&-gq/  
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。 J v<$*TVS0  
Qcgu`]7}  
十一. phoenix Wy(pLBmb  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6_U |(f  
n{=7 yK  
for_each(v.begin(), v.end(), 2 `5=0E1k  
( n4>cERf a  
do_ h]P/KVqR.  
[ lf8xL9v  
  cout << _1 <<   " , " WW3  B  
] Xb+3Xn0}&8  
.while_( -- _1), (zmNa}-  
cout << var( " \n " ) {{E jMBg{  
) cDO:'-  
); C|$L6n>DR6  
/:Y9sz uW`  
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; a3  
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 l7Y8b`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 i>"dBJh]b  
那么我们就照着这个思路来实现吧: -,/3"}<^78  
9>{t}I d  
<~O}6HQ#  
template < typename Cond, typename Actor > c `ud;lI  
class do_while ?{j@6,  
  { N<"`ShCNM  
Cond cd; %|jzEBz@  
Actor act; /=trj5h  
public : 1uC;$Aj6:  
template < typename T > ^5>du~d  
  struct result_1 \kk!Dz*H  
  { q\U4n[Zk  
  typedef int result_type; gr\@sx?b  
} ; `x4E;Wjv  
|1i]L@&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 'g]=.K+@}  
Q,n4i@E  
template < typename T > :K;T Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zS?n>ElI  
  { H%cp^G  
  do yXXvs'$R \  
    { Q^|6J#o[9  
  act(t); @9<S*  
  } t]r7cA  
  while (cd(t)); v\'r Xy  
  return   0 ; H1C%o0CPY  
} Me<du& T  
} ; 1XGG.+D  
3!bK d2"  
u&tFb]1@)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +:!ScG*  
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。 ~xE=mg4le  
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。 N)P((>S;  
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。 } m6\C5  
下面就是产生这个functor的类: 5=m3J !?  
T aEt  
k}-]W@UCa?  
template < typename Actor > ]xI?,('_m  
class do_while_actor PC[cHgSYU  
  { %awVVt{aG  
Actor act; []r T? -  
public : ru DP529;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9,w}Xe=C  
H):-! ?:  
template < typename Cond > 1N>6rN  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `LE^:a:8,  
} ; =tNzGaWJ  
p; F2z;#  
AX8gij  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >"O1`xdG  
最后,是那个do_ |&Au6 3  
^IYJEqK  
q`cEA<~S  
class do_while_invoker |@+8]dy:l  
  { [qW<D/@  
public : }}s8D>;G~  
template < typename Actor > N:OD0m%`)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const k3C"  
  { V8\$`NEP  
  return do_while_actor < Actor > (act); m:b^,2"g  
} 6TY){P w  
} do_; -!i;7[N  
~~ U<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6#fOCr;f7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 j=FMYd8$y  
最后来说说怎么处理break和continue Mq76]I%  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 xkF$D:s P  
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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