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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda huS*1xl  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )Z:D}r8[  
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, QF\nf_X  
E_aBDiyDf  
Y*PfU +y~  
~mARgv  
  class filler AB`.K{h  
  { !{ (Bc8 hT  
public : CUYA:R<)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Hcwfe=K&/  
} ; J-Tiwl  
4k-Ak6s  
$\Y&2&1s  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: BjsT 9?6W/  
qSB&Q0T  
WA"~6U*  
TKv!wKI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |Ia9bg'1U  
p/?o^_s  
8"9&x} tl-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >>,G3/Zd*  
F{!pii5O9  
w\YS5!P,V  
,d,2Q  
二. 战前分析 Xs2 jR14`  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 a \1QnCy  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 %Qlc?Wl:  
M|K^u.4  
h7!O K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %z-*C'j5H  
  /* --------------------------------------------- */ HyU:BW;  
vector < int *> vp( 10 ); p>;@]!YWQ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =I546($  
/* --------------------------------------------- */ ;6Yg}L  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); UGI<V!  
/* --------------------------------------------- */ wCB*v<*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); v={{ $=/t  
  /* --------------------------------------------- */ ~}}<+JEEO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :86:U 0^  
/* --------------------------------------------- */ nYj rEy)Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]|.ked  
^0}ma*gi~  
)ZpI%M?)  
jRg gj`o  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3WJk04r  
1._1, _2是什么? #mw !_]  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 @m9pb+=v  
2._1 = 1是在做什么? q\?s<l63  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 v}6iI}r  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 )x7n-|y6  
0bDc 4m  
\X:e9~  
三. 动工 oT):#,s  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: M}x%'=Pox  
dA~:L`A|X  
iVI&  
r |C.K  
template < typename T > {fzX2qMZ]  
class assignment w}>%E6UY  
  { gmRc4o  
T value; OL>>/T  
public : *x|%Nua"  
assignment( const T & v) : value(v) {} F nA Kfh(  
template < typename T2 > 6M*z`B{hV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } q>.7VN[ vE  
} ; tF`L]1r>  
p2Ep(0w,R5  
v'@gUgC  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 UhDQl%&He  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]- 1(r,  
Xb%q9Z  
+Y sGH~jX  
#&}- q RA  
  class holder Ayw_LCUD  
  { {5E8eQ  
public : bE !SW2:M  
template < typename T > q!z"YpYB  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const SH{@yS[c!  
  { Cdz&'en^  
  return assignment < T > (t); _Sr7b#)o  
} rUb{iU;~m  
} ; ;`78h?`  
szsVk#p  
cmG27\cRO  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: j#5a&Z  
)/$J$'mcxd  
  static holder _1; NZvgkci_(u  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?%  24M\  
.*-8rOcc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  !Ld5Y$  
而不用手动写一个函数对象。 u /F!8#  
8!{*!|Xd  
|IcW7(  
F] c\Qt  
四. 问题分析 "[_j8,t`  
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。 .`OU\LA  
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。 */;7Uv7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,TQec:B  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 IgX &aW  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >&PM'k  
jq,M1  
五. 问题1:一致性 &j F'2D^_  
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?| m^3x%ENZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \)~d,M}kK  
el9P@r0  
struct holder !<p,G`r  
  { u5oM;#{@-  
  // d?*] /ZiR  
  template < typename T > PEf yHf7`  
T &   operator ()( const T & r) const }HoCfiE=X  
  { Fc5.?X-  
  return (T & )r; JQ1MuE'  
} J?8Mo=UZz  
} ; BIWe Hx  
d+q],\"R  
这样的话assignment也必须相应改动: W@T \i2r$z  
{cXr!N^K  
template < typename Left, typename Right > &>JP.//spi  
class assignment |(>`qL{|  
  { QoZV 6  
Left l; %F 2h C x  
Right r; }(nT(9|  
public : EK';\}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fN&\8SPE  
template < typename T2 > /+Z*)q+SbT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &u>dKf)5  
} ; a2Ak?W1  
-l= 4{^pK  
同时,holder的operator=也需要改动: Z =+Z96  
xe!bfzU  
template < typename T > JsJP%'^/R  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const MGR:IOTa  
  { 7iP+!e}$.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); o}rG:rhIh  
} h9)S&Sk{s  
-5<[oBL;  
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。 B6  0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 e(0OZ_w  
Ehx9-*]  
return l(rhs) = r; <fUo@]Lv  
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。 (7Z+De?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `8!9Fp  
h=#w< @  
template < typename Tp > ` B)@  
class constant_t O4R\] B#Xu  
  { EF`}*7)  
  const Tp t; u} ot-!}Q  
public : 0g?)j-  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :$k*y%Z*N&  
template < typename T > hne@I1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const b>uD-CSA  
  { (;{X-c}?  
  return t; _SBbd9  
} X8)k'h  
} ; =D`8,n [  
N'`X:7fN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 E 2n z  
下面就可以修改holder的operator=了 Q~,Mzt"}W  
P<PZ4hNx  
template < typename T > sA2-3V<t8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const p'R<yB)V  
  { 6w^P{%ul  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )~U1sW&t  
} X1@DI_  
|}=eY?iXo  
同时也要修改assignment的operator() J,Sa7jv[  
)WqolB  
template < typename T2 > =CLPz8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } "hk# pQ  
现在代码看起来就很一致了。 l2 .S^S  
`2.c=,S{  
六. 问题2:链式操作 'PF>#X''  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5u!\c(TJ+  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 eEZgG=s  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 f$lb.fy5  
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。 ofy"SM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct u$T]A8e  
U=n7RPw  
template < typename T > <,} h8;Fr  
struct result_1 RjW wsC~B  
  { Q %o@s3~O  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; tsb[=W!Ar8  
} ; :iE b^F}  
`ASDUgx Mq  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: !T0I; j&  
6K.2VY#  
template < typename T > As,`($=  
struct   ref JS/'0.  
  { &L8RLSfX  
typedef T & reference; '`jGr+K,wU  
} ; ?ko#N?hgI  
template < typename T > yv,FzF}7  
struct   ref < T &> 2zC4nF)>O  
  { Ta?J;&<u]/  
typedef T & reference; (?4%Xtul1  
} ; m{q'RAw  
(:l6R9'=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5JzvT JMx  
noWF0+ %  
template < typename T > eRMN=qP.q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const EX]+e  
  { a'VQegP(f\  
  return l(t) = r(t); J M`w6}  
} xi (@\A  
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。 -xtT,^<B  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Df6i*Ko|  
#h;   
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 D3Q+K  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {)" 3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (| QJ[@?q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~` tuPk~l  
最后的布局是: 0Ui.nz j  
                Add $TUYxf0q  
              /   \ u&zY>'}zm  
            Divide   5 5 ^{~xOM5  
            /   \ F- ,gj{s  
          _1     3 khy'Y&\F;  
似乎一切都解决了?不。 63fYX"  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 )@wC6Ij  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 e;.,x 5+  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: X$kLBG_  
 ~~>m  
template < typename Right > j )J |'b|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const A]BeI  
Right & rt) const ]Uv,}W  
  { 'va[)~!  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f{9+,z   
} xFu ,e  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0z=KnQx"4  
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。 {hS!IOM  
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。 Rpn<"LIoB:  
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。 I}8e"#  
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。 ASXGM0t  
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? LHY7_"u#  
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: $?GggP d  
3BM z{ny=  
template < class Action > i%i~qTN  
class picker : public Action #cY[c1cNv  
  { I!/32* s1t  
public : YmljHQP  
picker( const Action & act) : Action(act) {} mb*Yw 6q  
  // all the operator overloaded s#$t!F??9  
} ; !9d7wPUFr  
+g1>h ,K 3  
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。 H!;N0",]N  
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: do" m=y  
//8W">u  
template < typename Right > N#u'SGTG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5EtR>Pc  
  { = 3(v4E':5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cK$yr)7  
} xkSXKR  
G$C2?|V)=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > S1=P-Ao  
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)y5/[  
?_H9>/:.  
template < typename T >   struct picker_maker ,6+j oKe-  
  { dgVGP_~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; uda++^y:  
} ; Cd'D ~'=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _ZRmD\_t  
  { dS1HA>c)O  
typedef picker < T > result; *R6lK&  
} ; I_1?J* b4k  
Y}[<KK}_  
下面总的结构就有了: e'mF1al  
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+_>`Gre}  
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。 O*N:A[eW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ? 2}%Rb39  
至此链式操作完美实现。 YJ~<pH  
H; `F}qQ3  
VxY]0&sq  
七. 问题3 3,p!Fun:r  
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。 Z `F[0-  
rmg\Pa8W>  
template < typename T1, typename T2 > ,i_+Z |Ls  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EZ!! V~  
  { =1[_#Moc6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Zfs-M)  
} 8~U ^G[!  
O>)eir7  
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: 5AT^puL]]  
s9C^Cy^su  
template < typename T1, typename T2 > L@Rgiq|v-|  
struct result_2 +s#%\:Y M  
  { 6 lzjaW5h  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |lhnCShw  
} ; (MXy\b<  
*<\ `"C;  
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? 89 d%P J0  
这个差事就留给了holder自己。 ..yV=idI  
    f`4=Bl&"{  
jI,[(Z>  
template < int Order > 5 3pW:`  
class holder; -'c qepC{T  
template <> _`gF%$]b  
class holder < 1 > Mmz; uy_  
  { mAlG }<  
public : K+Him] b  
template < typename T > Dbn ~~P  
  struct result_1 e"866vc,  
  { 1(;{w +nM  
  typedef T & result; aQoB1 qd8  
} ; Q7x[08TI  
template < typename T1, typename T2 > 1V,@uY)s  
  struct result_2 >FE8CH!W&  
  { %Za}q]?  
  typedef T1 & result; IYn`&jS{  
} ; )B]"""J  
template < typename T > 5=;cN9M@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const co,0@.i  
  {  ];5J  
  return (T & )r; mX|M]^_,z  
} B2r[oT R  
template < typename T1, typename T2 > +kWWx#L#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const EUSM4djL  
  { #GGa,@O  
  return (T1 & )r1; xn, u$@F  
} <?A4/18K  
} ; }/J"/ T  
RrxbsG1HP  
template <> ,|c;x1|O  
class holder < 2 > _HM?p(H@  
  { h`U-{VIrqi  
public : [xGwqa03  
template < typename T > gI7*zR4D  
  struct result_1 o;c"-^>  
  { ,LZA\XC  
  typedef T & result; v RD/67  
} ; E$lbm>jsb$  
template < typename T1, typename T2 > '7oR|I  
  struct result_2 l4DBGZB  
  { q=^;lWs4  
  typedef T2 & result; qBF|' .$^  
} ; (?A c`H  
template < typename T > .]E"w9~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iq3)}hGo  
  { IS" [<  
  return (T & )r; XR]bd  
} ;):;H?WS|A  
template < typename T1, typename T2 > `Ku:%~$/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <e! TF @  
  { KxErWP%  
  return (T2 & )r2; >}wFePl  
} _'!qOt7D  
} ; .+(ED  
h,y_ ^cf  
Gt{%O>P8t  
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> >。 T}J)n5U}\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 0J?443A Y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: @V>]95RX  
|./:A5_h  
return l(i, j) = r(i, j); PM!JjMeQh  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) n-K/d I  
!>'A2V~F  
  return ( int & )i; 8nZ_.  
  return ( int & )j; nt"\FZ*;3  
最后执行i = j; Fr50hrtkU  
可见,参数被正确的选择了。 S? Cd,WxT  
m>Z3p7!N}  
O-.G("  
)09ltr0@"  
!L +b{  
八. 中期总结 ~_0XG0oA  
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: 2iKteJ@h)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 E6R\ DM  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 kJ%a;p`O  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4,@jSr|I3i  
pj7a l;  
xj D$i'V+  
K:e[#b8 :R  
S*n5d>;  
5(2 C  
九. 简化 Tcv/EST  
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。 {li Q&AZ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 AaU!a  
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: |L89yjhWBs  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 pFs/ipZX^*  
  +-*/&|^等 3w>1R>7  
2. 返回引用。 k]AL\) &W  
  =,各种复合赋值等 gcI<bY  
3. 返回固定类型。 CqWO 0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `_.:O,^n^  
4. 原样返回。 y%9Hu  
  operator, .5>]DZn6  
5. 返回解引用的类型。 )" Z|x  
  operator*(单目) ^7Z? }tgU  
6. 返回地址。 )Pubur %,  
  operator&(单目) oNYFbZw  
7. 下表访问返回类型。 Vo[.^0  
  operator[] cSv;HN:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 E3{kH 7_'\  
  operator<<和operator>> Vug[q=i  
Hi2JG{i  
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。 @/N]_2@8;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 14l6|a  
 ngJ{az  
template < typename Left > ]):>9q$C  
struct value_return ' Hj([N  
  { 5w~ 0Q  
template < typename T > 1fV)tvU$  
  struct result_1 N,8.W"fV  
  { E|oOd<z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {|0YcL  
} ; 9*~";{O.Oa  
*yHz#u'  
template < typename T1, typename T2 > XxeP;}  
  struct result_2 jq#`cay!  
  { DGTE#?'(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7'8G,|&:*  
} ; 74NL)|M  
} ; PYNY1 |3  
v.sjWF  
9Y:.v@:}0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  6shN%  
} gwfe H  
下面我们来剥离functor中的operator() JoG(Nk]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: E:B<_  
!]fSS)\H  
return l(t) op r(t) [5!{>L`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) pKLNBR|  
return op l(t) N_FjEZpX  
return op l(t1, t2) [_ uT+q3  
return l(t) op GbQg(%2F  
return l(t1, t2) op hAds15 %C  
return l(t)[r(t)] Pd;8<UMk  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] x1Z'_Qw  
7$Wbf4  
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: ?MfwRWY  
单目: return f(l(t), r(t)); y"8,jm  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Xwu&K8q21  
双目: return f(l(t)); _V8;dv8  
return f(l(t1, t2)); -glGOTk  
下面就是f的实现,以operator/为例 I!(BwYd  
ttB>PTg#  
struct meta_divide *2.h*y'u  
  { uK#2vgT  
template < typename T1, typename T2 > u] G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `SZ-o{  
  { r? }|W2^%  
  return t1 / t2; eA``fpr  
} !,Cbb }  
} ; " o 3Hd  
* RX^ z6  
这个工作可以让宏来做: ']sj W'~  
y,OG9iD:h  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ VMo:pV  
template < typename T1, typename T2 > \  > T:0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *)?'!  
以后可以直接用 b5.]}>]t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) R?#=^$7U  
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 |+[Y_j  
(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。。。) $*:$-  
w/PE)xA  
Lr d-  
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 II=!E  
dK8dC1@,X;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9pr.`w  
class unary_op : public Rettype f;OB"p  
  { /<-=1XJI  
    Left l; zK_P3r LsS  
public : ,_<|e\>~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} X(.[rC>  
48 0M|^  
template < typename T > U KTfLh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1D!MXYgm1b  
      { WjSu4   
      return FuncType::execute(l(t)); ?'H+u[1.  
    } cf ^i!X0  
U 9Ea }aN  
    template < typename T1, typename T2 > W4P+?c>'2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^ rUq{  
      { M} ri>o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); d.Ccc/1-  
    } Wi,)a{  
} ; G^.tAO5:f  
>lyE@S sA  
-eD]gm  
同样还可以申明一个binary_op 8<ev5af  
SXE@\Afj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8X278^ #  
class binary_op : public Rettype ~4twI*f  
  { =[Z3]#h  
    Left l; G;[O~N3n.  
Right r; ~6O~Fth  
public : 9KJ}A i  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !g)rp`?  
, )TnIByM  
template < typename T > %]4=D)Om  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jY=M{?h''  
      { i]4nYYS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~J5B?@2hK  
    } C(z 'oi:f  
?<\2}1  
    template < typename T1, typename T2 > g>gf-2%Uo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O(e!Vx{t!  
      { to1r 88X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *WFd[cKE  
    } L`w r~E2u  
} ; Br{(sL0e  
P*U^,Jh<  
IGly x'\_  
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 Y" rODk1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 f/\S:x-B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) V,8Z!.MG  
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。 -okq= 9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [7LdTY"Tl  
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。。。 N>Uxq& )!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |;d#k+/;  
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) 4gVIuF*pS  
下面是修改过的unary_op 4vvQ7e7  
R(8?9-w  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %XZhSmlf  
class unary_op _ yDDPuAi  
  { :qAX9T'{t  
Left l; Rh$+9w  
  y7rT[f/J  
public : s aHY9{)  
BgDWl{pm  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} x%[NK[^&  
7fSNF7/+  
template < typename T > Je2&7uR0  
  struct result_1 XJy.xI>;  
  { 0_Elxc  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /iAhGY  
} ; $ e,r>tgD  
T (]*jaB  
template < typename T1, typename T2 > ` vFDO$K  
  struct result_2 AGjjhbGB  
  { >ZeARCf"f  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DO+~    
} ; ]:']  
C+%eT&OO  
template < typename T1, typename T2 > [?qzMFb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [kckE-y  
  { vifw FPe  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^Oeixi@f  
} v]H9`s#,  
MA}}w&  
template < typename T > > LN*3&W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ._<, Eodv  
  { +uTl Lu;MT  
  return OpClass::execute(lt(t)); )l! `k  
} D&G?Klq  
Uq{$j5p8  
} ; :xbj& l  
=YfzB!ld  
j(K)CHH  
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 FU J<gqL  
好啦,现在才真正完美了。 rwio>4=  
现在在picker里面就可以这么添加了: $/@  L  
!y>up+cRjl  
template < typename Right > 4i }nk T  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const q4G$I?4  
  { XZ3fWcw[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); W,H=K##6<  
} 'Nuy/\[{\  
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。 P{:Zxli0  
^w"hA;  
Hvy$DX|p  
B9KBq $e  
 2+S+Y%~  
十. bind v,z~#$T&  
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。 9}Z;(,6/.\  
先来分析一下一段例子 ~Z*7:bPN!^  
!_~ /Y/M  
_5(1T%K)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +xsGa{`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "USzk7=&.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 j72mm!  
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。 a\oz-`ESa  
我们来写个简单的。 |!7leL  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =1(7T.t  
对于函数对象类的版本: suW|hh1/Ya  
)C{20_  
template < typename Func > v^F00@2I  
struct functor_trait )R?uzX^qf  
  { s,!vBSn8  
typedef typename Func::result_type result_type; 8bs'Ek{'o  
} ; kumo%TXB&  
对于无参数函数的版本: RP[`\  
Ex|Z@~T12  
template < typename Ret > &5bIM>)v  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @Bjp7v :w  
  { kdx06'4o  
typedef Ret result_type; Ea'jAIFPpO  
} ; \/gf_R_GN  
对于单参数函数的版本: _*8 6  
4GeN<9~YS  
template < typename Ret, typename V1 > n9k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Nh/i'q/  
  { *qAG0EM|  
typedef Ret result_type; vWrTB   
} ; ?EPHq, E  
对于双参数函数的版本: 0R `>F">  
d#$Pf=}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5L~lF8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > IMM sOl  
  { xfC$u`e=  
typedef Ret result_type; L:mE)Xq2  
} ; L;L_$hu)  
等等。。。 }R5EuR m\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `d4xX@  
x _d   
template < typename Func > I.|b:c xN  
struct func_return ;L#RFdh  
  { B]}gfVO  
template < typename T > a}|<*!4zUQ  
  struct result_1 9IrCu?n9b  
  { |O'*CCrCL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M"{*))O\-c  
} ; tq@)J_7|  
;mz#$"(  
template < typename T1, typename T2 > F2_'U' a  
  struct result_2 <exyd6iI  
  { "oFi+']*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZGI<L  
} ; ?p 4iXHE  
} ; >"b\$",~6  
c93 Ok|  
&`vThs[x  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :[f[-F  
+~o f#  
template < typename Func, typename aPicker > !+z^VcV  
class binder_1 #Cy3x-!  
  { LjW32>B  
Func fn; +|8.ymvm  
aPicker pk; ZG#:3d*)  
public : Vkd_&z7  
c9Cc%EK  
template < typename T > xx7&y !_  
  struct result_1 k$8Zg*)  
  { NG:4Q.G1g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :sLg$OF  
} ; (JnEso-V  
+j+ v(-  
template < typename T1, typename T2 > K3h7gY|.  
  struct result_2 _/cX!/"  
  { QlR~rFs9t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .]zZwB  
} ; rUyGTe(@h  
0+SZ-]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} GBR$k P  
B"#pvJN  
template < typename T > <|X+T,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V51kX{S  
  { u;1[_~  
  return fn(pk(t)); _1Ne+"V  
} M2d&7>N  
template < typename T1, typename T2 > qTwl\dcncC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n@"<NKzh  
  { mvt-+K?U  
  return fn(pk(t1, t2)); _LfbEv<,T  
} 9,\AAISi  
} ; q+<,FdG  
$?gKIv>g  
r2i]9>w  
一目了然不是么? /YJBRU2  
最后实现bind Otq1CD9  
D8 PC;@m  
L\c3D|  
template < typename Func, typename aPicker > I5g|)Y Q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3="vOSJ6&  
  { ;!t?*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^J^FGo|M  
} QkD]9#Id&  
hgE :2@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -O=xgvh"  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Y$c7uA:4  
@]}/vsI m  
十一. phoenix _Ye.29  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \ISg6v{/  
7F~gA74h  
for_each(v.begin(), v.end(), /kRCCs8t}  
( 52Dgul  
do_ 5A|d hw   
[ #Hu# #x|  
  cout << _1 <<   " , " 0YfmAF$/B  
] kX}sDvP3  
.while_( -- _1), *mWl=J;u  
cout << var( " \n " ) iCh 8e>+  
) rLmc(-q  
); ~!7x45( 1#  
]>k8v6*=  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ycOnPTh  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor F|.tn`j]U  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 60A!Gob  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4t/?b  
r%X M`;bQX  
W7_m,{q  
template < typename Cond, typename Actor > l. l)w  
class do_while EowzEGq!a5  
  { _!Tjb^  
Cond cd; <Uf`'X\e6  
Actor act; Cd]A1<6s  
public : 'X6Y!VDd  
template < typename T > P(Zj}tGN  
  struct result_1 8==M{M/eM  
  { k W 8>VnW  
  typedef int result_type; 2P@6Qe ?  
} ; >JY\h1+ H  
ru`U/6 n  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3#]IIj`\  
>m <T+{`  
template < typename T > E?KPez  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const whP5 u/857  
  { B <qsa QG  
  do RF'nwzM3  
    { s] ;P<  
  act(t); 1MnC5[Q  
  } wxPl[)E  
  while (cd(t)); " Qyi/r41  
  return   0 ; *f>\X[wN  
} P7bb2"_9  
} ; W$;qhB  
,2 W=/,5A  
<&#]|HGc  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .q4$)8[Pg  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 9Hb|$/FD  
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。 afD {w*[8  
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。 p>3QW3<  
下面就是产生这个functor的类: a;-%C{S9r  
I\c7V~^hnG  
ONy\/lu|  
template < typename Actor > %N(>B_t\  
class do_while_actor #9.%>1{6Y  
  { t?Q bi)T=z  
Actor act; uWFyI"  
public : Hy,""Py  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} h7TkMt[l  
+Ig%h[1a  
template < typename Cond > ZUS5z+o  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )8aHj4x  
} ; k\j_hu  
"%a<+D  
%, iAn gF'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5/h-H r  
最后,是那个do_ T{`VUS/  
j;z7T;!i  
yJ0 %6],^g  
class do_while_invoker FeO1%#2<y  
  { bqA`oRb\  
public : V mQ'  
template < typename Actor > mEi(DW)(  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Qy[S~D_  
  { =&9c5"V&  
  return do_while_actor < Actor > (act); |pG0 .p4  
} BOcD?rrZ0  
} do_; -KfK~P3PF  
4e AMb  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >b=."i  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5k Q@]n:<k  
最后来说说怎么处理break和continue yqL"YD  
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。 kTI5CoXzq  
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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