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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,H8P mn?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 J%'|IwA  
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, mMH0 o  
(X/JXu{  
d|3[MnU[a  
!v=ha%w{  
  class filler gO%3~f!vY#  
  { %VCHM GP=  
public : T28#?Lp6]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} KV2X[1  
} ; %O k.XBS)  
" PPwJ/L(  
"\ md  
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: kmwFw>#  
:s\s3#?  
*&s_u)b  
:v`o="  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ja2LXM  
* -)aGL  
<>cajQ@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 wbTw\b=  
0:nyOx(;  
``{xm1GK  
xQ4Q'9  
二. 战前分析 X(~NpLR  
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。 tP3Upw"U  
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 *=rl<?tX  
idHBz*3~ps  
}QK-@T@4<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U:H*b{`TU  
  /* --------------------------------------------- */ /1YqDK0  
vector < int *> vp( 10 ); 0[^f9NZ>-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]'Bz%[C)  
/* --------------------------------------------- */ umY4tNe]$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); x(A .^Yz  
/* --------------------------------------------- */ PM{kiz^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); B--`=@IRf"  
  /* --------------------------------------------- */ ,xGkE7=5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); RaR$lcG+iY  
/* --------------------------------------------- */ P6 9S[aqW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); W1 E(( 2  
9!tRM-  
yA~W|q(/V  
=4G9ev 4  
看了之后,我们可以思考一些问题: g94NU X  
1._1, _2是什么? _|3n h;-m  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 }JS?42CTaV  
2._1 = 1是在做什么? >Py=H+d!j  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ,{$:Q}`  
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。 Xr-eDUEi  
s {!F@^a  
Zx@{nVoYe~  
三. 动工 k@^)>J^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2|+**BxHD  
e(sQgtM6  
M^a QH/=:"  
H13|bM<  
template < typename T > :*1bhk8~  
class assignment }{s<!b  
  { qjuX1 6o  
T value; !9B)/Xi  
public : ))<3+^S0V\  
assignment( const T & v) : value(v) {} qm2  
template < typename T2 > v*kTTaU&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .Gw;]s3  
} ; '6WaG hvO  
ygh*oVHO  
T0i_X(_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 t\X5B]EZ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment L9(fa+$+#  
|oa 9 g2  
G}d@^9FkE  
R["_Mff  
  class holder !>+YEZ"  
  { O.Z<dy+  
public : zmF_-Q`c  
template < typename T > j"hfsA<_I  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const qhc3 oRe  
  { "*a^_tsT?i  
  return assignment < T > (t); d?S7E q9`  
} I8rtta  
} ; 4fgA3%  
1jO}{U  
G<U MZg  
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: $5Jo %K%  
n]jZ2{g+   
  static holder _1; uDbz`VpK  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;b-Y$<  
Tapj7/0`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); # **vIwX-Q  
而不用手动写一个函数对象。 4*&_h g)h  
0j@gC0xu)|  
FMh SHa/B  
CvS}U%   
四. 问题分析 gP:mZ7  
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。 NBU[>P  
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。 p'tB4V qT  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :+: vBrJm  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9)}Nx>K  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 lu2"?y[2  
~\<aj(m(|  
五. 问题1:一致性 RsU!mYs:H  
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?| os 9X)G  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 j+YA/54`  
gJz~~g'  
struct holder 8&+m5x S  
  { G;Jqby8d  
  // jzt$  
  template < typename T > _8]hn[  
T &   operator ()( const T & r) const 5'*v-l,[  
  { av~dH=&=  
  return (T & )r; >LS*G qjq  
} \qk+cK;+  
} ; &Cv0oi&B  
2GkJ7cL  
这样的话assignment也必须相应改动: AT$eTZ]M  
A"ApWJ3  
template < typename Left, typename Right > fg}&=r  
class assignment a8$gXX-2  
  { Teo&V  
Left l; nZ7FG  
Right r; :56f  
public : c0}* $e  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]m&cVy&  
template < typename T2 > u^5X@ .  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *|97 g*G(  
} ; n^kszIu~  
ii,/omn:  
同时,holder的operator=也需要改动: eksYIQZ]  
01~&H8 =  
template < typename T > ~Q4 emgBD  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const t.f#_C\  
  { JrZ"AId2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); gpt98:w:  
} %UV'HcO/gp  
Y5rR  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 E}&Z=+v}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8~q%H1[I\N  
YTWlR]Tr6?  
return l(rhs) = r; 60*;a*cy  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 _@-D/g  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @t W;(8-  
_hK83s4  
template < typename Tp > 4&TTPcSt;  
class constant_t Nhq& Sn2  
  { ~i3/Ec0\  
  const Tp t; u>e4;f`F  
public : e<Pbsj  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *cNqgw#\qL  
template < typename T > <[N"W82p  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {OK+d#=  
  { ">?ocJ\9  
  return t; A$w0+&*=  
} g(9\r  
} ; Q2 tM~  
=v (MdjwFl  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "!\ON)l*  
下面就可以修改holder的operator=了 @I`X{oAA  
F.nJX ZnJ  
template < typename T > $M `%A  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _3G;-iNX;  
  { ML6V,-KU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ! y1]S .;  
} AYB =iLa  
rkp 1tv  
同时也要修改assignment的operator() A..,.   
vkQ81PEt  
template < typename T2 > pWU3?U  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .iDxq8l  
现在代码看起来就很一致了。 cy0 %tsB|  
iti~RV,  
六. 问题2:链式操作 bo;;\>k  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 l?_h(Cq<  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 1-HL#y*7$  
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。 37 #|X*L  
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。 0zSRk]i.f  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct P|rsq|',  
QFg,pTj  
template < typename T > 1pT v6  
struct result_1 6##}zfl  
  { |2!!>1k  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; SAuZWA4g[  
} ; ||{V*"+\  
uxbDRlOS  
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: RoL5uha,l  
aWp9K+4R$/  
template < typename T > HwE1cOT  
struct   ref 50s)5G#  
  { 6usy0g D  
typedef T & reference; q\PHA  
} ; #g ;][  
template < typename T > [1I>Bc&o*  
struct   ref < T &> c5>'1L  
  { {nyQ]Nu"  
typedef T & reference; $!+t2P@d.5  
} ; 1 \#n{a3  
-3YsrcJi  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: q&eUw<(F  
Gi<ik~  
template < typename T > 2TR l @  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Ch`nDIne  
  { w(lxq:>"  
  return l(t) = r(t); uYh6q1@"~  
} r#Pkhut  
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。 |]qwD,eiH,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .Yl*kG6r  
TEgmE9^`)7  
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 c)N&}hFYC  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %-zAV*>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9Y9 pKTU  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #3:;&@#  
最后的布局是: D,aJ`PK~  
                Add S-FoyID\H  
              /   \ 7l-` k  
            Divide   5 kg2?IL  
            /   \ NNWbbU3wjh  
          _1     3 ;l]OmcL  
似乎一切都解决了?不。 $,vZX u|Qw  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 :U5>. ):  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 >R5qhVYFb  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: R~-r8dWcw  
R:*I>cRs  
template < typename Right > O*af`J{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Sb&sW?M  
Right & rt) const 'E/vE0nN?  
  { jni }om  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _8Si8+j  
} {FR#je  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 NN<kO#c+2  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 kcH ?l  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Ji7%=_@'-#  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 O,Xf.O1c  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 "RuH"~o  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? C9-90,  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 4m%RD&ZN  
urT!?*g,  
template < class Action > )t G`a ;  
class picker : public Action &[BDqi  
  { q9- =>  
public : r4}:t$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} YoD1\a|  
  // all the operator overloaded V Iof4?i  
} ; /*Z ,i&eC  
<Bc J;X/  
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。 DUg  
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: 6MfjB@  
f=v +D0K$n  
template < typename Right > clz6; P  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \NbMSC&H  
  { ^s25z=^t  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kV7c\|N9  
} [((P ,v*  
sL;qC\S  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > wVCZ=\L}  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 'xAfcP[^  
YPAMf&jEF  
template < typename T >   struct picker_maker /?l@7  
  { d$<HMs:o@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,.u7([SGm  
} ; Q4 Mp[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3O<:eS~  
  { ]zHUF!a*  
typedef picker < T > result; lz X0B&:  
} ; }p0|.Qu9  
\H+/D &M  
下面总的结构就有了: =LHE_ AA  
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。 qp>O#tj[  
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。 uzL)qH$b  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 C|c'V-f  
至此链式操作完美实现。 f.0~HnNg1  
[QA@XBy6  
tWVbD%u^  
七. 问题3 Z^9;sb,x  
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。 epi{Ayb  
gQf'|%)AJ  
template < typename T1, typename T2 > `,~I*}T>5W  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _wp6rb:8!  
  { yyfm  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); siw } }}  
} [;II2[5 ,  
$6 \v1  
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: ZLe@O~f;%  
$O,$KAC  
template < typename T1, typename T2 > Pq`]^^=be'  
struct result_2 zghUwW|K  
  { t_c;4iE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; MGeHccqh2  
} ; ]+Yd#<j(u  
E$m3Gg)s>N  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? UOH2I+@V  
这个差事就留给了holder自己。 "NSm2RU3  
    +=hiLfnE  
j[Uul#  
template < int Order > }|MGYS)  
class holder; :P<} bGN  
template <> j K?GB  
class holder < 1 > U'@eUY(Ov$  
  { />_Mz  
public : DSad[>Uj],  
template < typename T > U)a}XRS  
  struct result_1 O]RP?'vO  
  { %M^X>S\%  
  typedef T & result; -qz;  
} ;  UN[rW0*  
template < typename T1, typename T2 > {\ vj":  
  struct result_2 |=2E?&%?  
  { azKbGS/X  
  typedef T1 & result; `|e?91@vEa  
} ; ,  A?o  
template < typename T > f.cIhZF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const szN`"Yi){  
  { =z^v)=uhp  
  return (T & )r; =FQ]eb*  
} :$ j6  
template < typename T1, typename T2 > (( F[]<?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _P.+[RS@  
  { ykc$B5*  
  return (T1 & )r1; (5rH 72g(  
} ]}H;`H  
} ; o^%4w>|  
pJ-/"Q|:i  
template <> DZKVZ_q  
class holder < 2 > ]+x;tP o  
  { )MqF~[k<-  
public : Rf2$k/lZ  
template < typename T > cN_e0;*Ua  
  struct result_1 H~JPsS;  
  { ';4DUh p  
  typedef T & result; OnFx8r:q@%  
} ; m, ',luQ  
template < typename T1, typename T2 > (cJb/|?3  
  struct result_2 u6h"=l {  
  {  N)G.^9  
  typedef T2 & result; 7c$;-O  
} ; 9^l_\:4  
template < typename T > \ a18Hp|%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4L\bT;dQ|.  
  { W zYy<  
  return (T & )r; 1V(tt{  
} .PBma/w W  
template < typename T1, typename T2 > o!EPF-:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `P}T{!P+6  
  { C*Avu  
  return (T2 & )r2; ^,[V;3  
} J'B6l#N  
} ; k @'85A`  
0Pw?@uV  
!m(5N4:vV  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 mwLp~z%OX  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +*-u_L\'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7RNf)nz  
4Sv&iQ=vh  
return l(i, j) = r(i, j); mle"!*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4jEPh{q  
+V*FFv  
  return ( int & )i; 6-C9[[g<  
  return ( int & )j; OLpE0gZ.|`  
最后执行i = j; R4=n">>Q  
可见,参数被正确的选择了。 Rg~ ~[6G>  
|Q2H^dU'rQ  
sxcpWSGA^  
bAv>?Xqa  
1!<k-vt  
八. 中期总结 SA s wP  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: <*u[<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5at\!17TY  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]5b%r;_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /N(L52mz  
biFy*+|  
Xao 0cb.R  
Zn&S7a>7  
;7CE{/Bq.p  
KZ^W@*`D  
九. 简化 `iuo([E d  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 WMfu5x7e4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #MYhKySku  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: wlr/zquAE9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |,rIB  
  +-*/&|^等 BhC.#u/   
2. 返回引用。 `oH=O6  
  =,各种复合赋值等 i_8q!CL@{  
3. 返回固定类型。 ,&$=2<Dx  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) yZFm<_9>  
4. 原样返回。 3uA%1 E  
  operator, 'ms&ty*T  
5. 返回解引用的类型。 `PK1zSr  
  operator*(单目) 0X =Yly*m@  
6. 返回地址。 o#Q0J17i?  
  operator&(单目) _IiTB  
7. 下表访问返回类型。 tM3eB= .*  
  operator[] ],{b&\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 V"=(I'X  
  operator<<和operator>> J*s!(J |Q  
Z^w11}  
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。 6rlafISvO  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9 A0wiKp  
kd^CZ;O  
template < typename Left > M]PH1 2Ob  
struct value_return ^6Y4=  
  { YI!ecx%/4  
template < typename T > WO{V,<;  
  struct result_1 QfjgBJo%  
  { -Bymt[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w_o|k&~,  
} ; QT X5F5w  
t,|`#6Ft  
template < typename T1, typename T2 > ir^%9amh  
  struct result_2 2L}F=$zz  
  { /7Z5_q_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ] ;X[xs  
} ; lt 74`9,f  
} ; R zG7Xr=t  
Q; DN*  
ZZ/F}9!=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait xW92 ZuzSH  
#P[d?pY  
下面我们来剥离functor中的operator() /~`4a  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {=n-S2%  
!Cse,6/Z  
return l(t) op r(t) -90qG"@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Nm;(M =  
return op l(t) + ;u<tA  
return op l(t1, t2) &|rh~;:jUX  
return l(t) op <)01]lKH  
return l(t1, t2) op x;d*?69f]  
return l(t)[r(t)] .Y!] {c  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $-4OveS~B  
]ADj 9  
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: .~J}80a/  
单目: return f(l(t), r(t)); $ {29[hO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8^bc4(H  
双目: return f(l(t)); r 334E  
return f(l(t1, t2)); 05_aL` &eb  
下面就是f的实现,以operator/为例 mI5BJ  
l)@Zuh  
struct meta_divide J=QuZwt  
  { \Km gFyF  
template < typename T1, typename T2 > %6-5hBzZN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "`Y.N$M`k  
  { 6:Eu[PE~w  
  return t1 / t2; =3KK/[2M  
} /]pBcb|<  
} ; HoA[U T  
3]Jl\<0  
这个工作可以让宏来做: tl.I:A5L  
$"V gN ynq  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ cE}y~2cH  
template < typename T1, typename T2 > \ VU~ R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6]`XW 0{C  
以后可以直接用  U~%V;*|4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  {@XzY>  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ssdpwn'  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ]#)1(ZE  
%Pl 7FHfB  
!Db 0r/_:G  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ] T `6Hz!  
tCkKJ)m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^Rgm3?7  
class unary_op : public Rettype wW5:p]<Y  
  { {z":hmt  
    Left l; _,S L;*G4|  
public : kzZdYiC  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} G=rgL'{  
}B-@lbK6)  
template < typename T > jlhyn0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `jl 1Q,~2r  
      { o;.6Y `-fJ  
      return FuncType::execute(l(t)); +kh#Jq.  
    } xLUgbql-  
l)JNNcej  
    template < typename T1, typename T2 > M$|r8%z1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f>g< :.k*  
      { sIx8,3`&y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); BU\P5uB!V  
    } S4n ~wo  
} ; 6 [q<%wA  
t:pgw[UJ  
i5oV,fiZo  
同样还可以申明一个binary_op &C_0JyT  
<2{CR0]u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v%mAU3M  
class binary_op : public Rettype B/P E{ /  
  { #LP38 wE  
    Left l; xwSi}.  
Right r; aT v  
public : 2(_+PQ6C=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .}AzkKdd@  
fgmu*\x<  
template < typename T > |AY`OVgcKD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u}zCcWP|L  
      { O26'|w@$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Z/y&;N4  
    } v]"W.<B,  
*2K/)(  
    template < typename T1, typename T2 > #>I*c _-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (k{rn3,  
      { ^qn,b/>L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8M{-RlR  
    } i{#5=np H  
} ; HnDz4eD  
oCl $ 0x  
'N-nFc^  
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 B%~hVpm,eM  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 h .A@o#x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9Ai e$=  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 4|?y [j6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /dT7:x*  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ;oe j~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 a>3#z2#  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) `k^d)9  
下面是修改过的unary_op ;WF3w  
+pGkeZX  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > utH,pGs C.  
class unary_op C-vFl[@a0  
  { SN${cs%  
Left l; z0@{5e$#Y  
  /| nZ)?  
public : q<5AB{Oj?  
5Op|="W.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} XXx]~m  
M_<? <>|  
template < typename T > ,KT[ }P7  
  struct result_1 %OI4}!z@l  
  { x#_\b-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3RwDIk?>%  
} ; @-L4<=$J  
K2'Il[  
template < typename T1, typename T2 > X9|={ng)g#  
  struct result_2 LSX;|#AI  
  { w1#1s|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vz\^Aa #fv  
} ; kjS9?>i  
jrF#DDH?I  
template < typename T1, typename T2 > EFd9n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +7`7cOqXg  
  { _4Ciai2Ql  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); M, uQ8SZA[  
} u\&F`esQ2  
L0sb[:'luz  
template < typename T > R#K,/b%SV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B7y^)/  
  { lhp.zl  
  return OpClass::execute(lt(t)); X:0-FCT;\  
} Te\i;7;4u  
:n%KHen3\  
} ; <Qx]"ZP%  
3Z taj^v  
B&bQvdp  
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 h'wI  
好啦,现在才真正完美了。 UWf@(8  
现在在picker里面就可以这么添加了: KF.d:  
`dGcjLs Iz  
template < typename Right > q'% cVM  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const a7Xa3 vlpO  
  { n'i~1pM,?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?Dr_WFNjO  
} (E*pM$  
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。 Omkpjr(1  
HZ_,f"22  
V\2&?#GZ  
UHaY|I${U  
pS) &d4i  
十. bind :m{;<LRV  
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。 YXFUZ9a#e  
先来分析一下一段例子 d i;Fj  
JvI6+[  
^! r<-J  
int foo( int x, int y) { return x - y;} fxcCz 5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5 `Mos  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +{7/+Zz  
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。 1dE |q{  
我们来写个简单的。 UpoTXA D}k  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: FL8?<bU  
对于函数对象类的版本: Y6R+i0guz  
xDtJ& 6uFw  
template < typename Func > `#Yv(a2TY  
struct functor_trait #]MV  
  { )e|n7|} $  
typedef typename Func::result_type result_type; (G#QRSXc\  
} ; o;^k"bo6   
对于无参数函数的版本: UbDRE[^P  
XW2{I.:in>  
template < typename Ret > gA/8Df\G:l  
struct functor_trait < Ret ( * )() > J;mvD^`g  
  { Mu>WS)1lS  
typedef Ret result_type; 4Ww.CkRG  
} ; zF-M9f$_PY  
对于单参数函数的版本: Q!&@aKl  
1#OM~v6B  
template < typename Ret, typename V1 > `{ 6K~(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :TTZ@ q  
  { ~4t7Q  
typedef Ret result_type; )V6<'>1WZ  
} ; V+yyy- /  
对于双参数函数的版本: Ac,Qj`'V  
5Y}=,v*h}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ta)'z@V@g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \'}? j-8  
  { 0)Wrfa  
typedef Ret result_type; 8t$w/#'@  
} ; Y7L1`<SC  
等等。。。 E5EAk6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy E#I^D/0  
6%8,OOS  
template < typename Func > ]>%M%B  
struct func_return omEnIfQSO  
  { PL6f**{-  
template < typename T > CKau\N7T  
  struct result_1 ' 6#en9{L  
  { ySXQn#}-,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; MPxe|Wws  
} ; D$W09ng-  
 E qc,/  
template < typename T1, typename T2 > lgL|[ik`  
  struct result_2 /A{/  
  { \as^z!<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G&?,L:^t  
} ; Sph:OX8  
} ;  $w@0}5Q  
}wkZ\q[  
d4]9oi{}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  t R(Nko  
mO1r~-~AJ  
template < typename Func, typename aPicker > f(r=S Xa*  
class binder_1 "N\tR[P!  
  { [$bK%W{f  
Func fn; Vw~st1",[  
aPicker pk; q0a8=o"|  
public : F#S )))#  
Munal=wL  
template < typename T > g AZe&"K  
  struct result_1 v.~uJ.T  
  { `Zm- F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; bWe_<'N  
} ; NUvHY:  
{"x>ewAf  
template < typename T1, typename T2 > ~s[St0  
  struct result_2 OlwORtWzZ  
  { sPod)w?e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0:SR29(p1  
} ; x%WL!Lo  
$0OWPC1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} C72!::o  
q#n0!5Lv2  
template < typename T > AzmISm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fZH";_"1  
  { 2Kg+SLU[~  
  return fn(pk(t)); W_sAk~uK/  
} {}W9m)I  
template < typename T1, typename T2 > *co=<g]4KY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \`!M5FJ  
  { a0]n>C`~  
  return fn(pk(t1, t2)); @0 mR_\u\  
} WN+D}z]  
} ; ha%3%O8Z  
bhqs%B!:  
V:wx@9m)  
一目了然不是么? < SIe5" {  
最后实现bind mg)ZoC  
4.^1D';(  
6u'+#nm  
template < typename Func, typename aPicker > "0&+ `7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -b7q)%V  
  { 64hl0'67y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r/32pY  
} YjT7_|`(]  
^Iz(V2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 E`DsRR <  
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。 Y@+e)p{  
t.7KS:  
十一. phoenix `h:$3a:5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 20O\@}2q2M  
OjUZ-_J  
for_each(v.begin(), v.end(), !='?+Ysxs  
( me7?   
do_ {}#W~1`  
[ 4Hk eXS.  
  cout << _1 <<   " , " FBR]) h'Z  
] ncGg@$E  
.while_( -- _1), >sUavvJ~x  
cout << var( " \n " ) "-pQL )f  
) *G<K@k  
); rr@S|k:|  
Gs2| #*6  
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: 4FWb5b!A=  
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 )YB @6TiD  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )_|;h2I  
那么我们就照着这个思路来实现吧: B ``)  
%`kO\q_  
aQMUC6cPM@  
template < typename Cond, typename Actor > VSW:h  
class do_while e~NEyS~3  
  { l f<?k  
Cond cd; gCVgL]jj(  
Actor act; ?l6NQ;z  
public : |6M:JI8  
template < typename T > yc#0c[ZQu  
  struct result_1 Xx=jN1=,  
  { th$?#4SbR  
  typedef int result_type; yJ\K\\]  
} ; EH*Lw c  
K,!"5WrX*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} yo#aX^v~y  
iiWs]5  
template < typename T > D8`dEB2|S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |KV|x ^fJ  
  { 6`ZHFem  
  do 7Vn;LW  
    { Nq$Xe~,*  
  act(t); 5gdsV4DH$  
  } cZd9A(1"^  
  while (cd(t)); J=%(f1X<W  
  return   0 ; d]89DdZk  
} {Qe 7/ln!  
} ; zNZ"PYh<u  
7j9X<8 *  
Ju0W  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >uu ]K  
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。 F%Xj'=  
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。 o=&tT,z  
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。 7$z]oVbO'  
下面就是产生这个functor的类: 6X2~30pdE  
1>KZ1Kf  
$Ur-Q d  
template < typename Actor > 9kpCn.rJ  
class do_while_actor jjT|@\-u  
  { ai3wSUYJi  
Actor act; >~nc7j u  
public : P?.j wI  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} o 0-3[W'x<  
P5qY|_  
template < typename Cond > vE}>PEfA  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; aUqVcEU1  
} ; \Y>!vh X  
7sC8|+  
X-Yy1"6m1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 wDL dmrB  
最后,是那个do_ |uT &M`7\{  
l$>))cW!  
fsA-}Qc  
class do_while_invoker qoifzEc`U  
  { ~O;'],#Co  
public : i uNBw]  
template < typename Actor > kVH^(Pi  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6v]y\+  
  { 5bfd8C  
  return do_while_actor < Actor > (act); 53i7:1[uV  
} 5ree3 quh  
} do_; Ot^<:\< `G  
"!fvEE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? o#X=1us  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 'K"7Tex  
最后来说说怎么处理break和continue jn+M L&  
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。 _:ORu Vk  
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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