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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -Ug  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l(@UpV-  
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, T0ebW w  
(P[:g  
_s Z9p4]  
: YU_ \EV  
  class filler Xj&fWu A  
  { --S2lN/:T  
public : w"O^CR)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} V\"x#uB  
} ; m]$!wp  
XOzd{  
S& % G B  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: VSCOuNSc  
nTweQ  
#s)Wzv%OX  
LuB-9[^<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /,z4tf  
d3AOuVUf  
$e7dE$eH  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 MkG3TODfHB  
X9#;quco@  
1O0o18'  
r(IQ)\GR  
二. 战前分析 'dp3>4  
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。 vl<W`)'  
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 i*'6"  
SXn1v.6  
7c9-MP)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X/fk&Cp  
  /* --------------------------------------------- */ F`;oe[wfk  
vector < int *> vp( 10 ); CfA^Xp@vc  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ++Qg5FukR  
/* --------------------------------------------- */ Cyg\FHs  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); WUSkN;idVG  
/* --------------------------------------------- */ MMglo3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); jiMI&cl  
  /* --------------------------------------------- */ & Me%ZM0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *4;MO2g  
/* --------------------------------------------- */ VQO6!ToKY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *wcb5p  
PK@hf[YHe  
B(x i  
UW*[)yw]  
看了之后,我们可以思考一些问题: /ov&h;  
1._1, _2是什么? AXhV#nZt0  
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。 :4PK4D s7  
2._1 = 1是在做什么? hmv"|1Sa!~  
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。 Iq`:h&'!L  
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。 f\FubL  
y,i:BQJ<  
}u0t i"V  
三. 动工 Bkvh]k;F8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }U K<tUO  
 &y/  
lV/-jkR  
6C>"H  
template < typename T > #y }{ 'rF?  
class assignment P)Vm4u 1  
  { sHx>UvN6  
T value; pJ7M.C!  
public : ."<mL}Fi(  
assignment( const T & v) : value(v) {} > Q+Bw"W<  
template < typename T2 > ]42bd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } u/3 4E=  
} ; C~Fdo0D  
p}%T`e=Z9  
D/C)Rrq"a  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 hiWfVz{~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment y<bA Y_-[  
2yk32|  
6vySOVMj  
:!a'N3o>  
  class holder ZtPq */'  
  { yES+0D5<  
public : z;GR(;w/  
template < typename T > C=& 7V  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ) # le|Rf  
  { =l?F_  
  return assignment < T > (t); N6Mo|  
} :uE:mY%R  
} ; #;59THdtPk  
<QoSq'g#,=  
Zi5d"V[}T  
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: IKx]?0sS  
AvF:$ kG  
  static holder _1; M}|<# i7u  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 LP?E  
QZ!;` ?(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  :feU  
而不用手动写一个函数对象。 ]3Z?Q  
##~";j  
c+:LDc3!Gb  
RO(~c-fV  
四. 问题分析 AsyJDt'i  
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。 B -XM(C j  
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。 Ff xf!zS  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 RN(>37B3_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 TxL;qZRY ^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;fLYO6  
}!=}g|z#|  
五. 问题1:一致性 R0dIxG%  
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?| q 65mR!)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "L'0"  
,f ..46G  
struct holder &VG|*&M  
  { 0Q^ -d+!  
  // dLb9p"EE#  
  template < typename T > \mRRx#-r%  
T &   operator ()( const T & r) const OU&eswW  
  { j{00iA}  
  return (T & )r; @Sb 86Ee  
} *k)v#;B  
} ; i7g+8 zd8d  
HAa2q=  
这样的话assignment也必须相应改动: oxkA+}^j8M  
EugQr<sM#  
template < typename Left, typename Right > *7.EL`8  
class assignment 6%  +s`  
  { `NIc*B4q.  
Left l; T~B'- >O  
Right r; o4I&?d7;"  
public : |DAe2RK  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >_3+s~  
template < typename T2 > 2$8#ePyq*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (#6E{@eq  
} ; 2 MFGKzO  
*~b3FLzq  
同时,holder的operator=也需要改动: :2#8\7IU^'  
MRzrZZ%LQ  
template < typename T > Q"UWh~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^6*LuXPv  
  { $6\-8zNk  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;4DqtR"7Y  
} 6- H81y 3  
|BrD:+  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 oNV5su  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =Kdd+g!  
Z]-C,8MM  
return l(rhs) = r; pAwmQS\W  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 #$trC)?~q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: o(iv=(o  
XEd|<+P1  
template < typename Tp > @Y2"=QVt  
class constant_t JN;92|x  
  { VT.BHZ  
  const Tp t; ^<L;"jl%  
public : 1 o5DQ'~n  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9y/gWE  
template < typename T > 1]eh0H  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4h:R+o ^H^  
  { Yv0;UKd  
  return t; qkX}pQkG)h  
} s':fv[%  
} ; H` !%"  
yl63VX8w}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 XAN{uD^3\%  
下面就可以修改holder的operator=了 4 I}xygV  
n7UZ&ab  
template < typename T > 2I!STP{!l  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const nsChNwPX  
  { W)rE_tw,|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); z0ULB? *"  
} NXhQdf  
cZ$!_30N+  
同时也要修改assignment的operator() iy&*5U  
:/e= J  
template < typename T2 > v` 9^?Xw)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } A/kRw'6  
现在代码看起来就很一致了。 w3j51v` 0'  
Z,~"`9>Ss  
六. 问题2:链式操作 IEb"tsel  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 K*&?+_v :  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ]V9z)uz  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 gemjLuf  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 RfPRCIo  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct I"*;fdm  
\<ohe w  
template < typename T >  (`0dO8  
struct result_1 @d5G\1(%  
  { dt NHj/\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Iq&S6l <0  
} ; lLuAZoH  
IbRy~  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: %\=oy=f  
.HTX7mA3  
template < typename T > !ra CpL9;  
struct   ref mPHn &4  
  { 5u ED  
typedef T & reference; USVM' ~p I  
} ; :P$I;YY=A  
template < typename T > 5H_%inWM  
struct   ref < T &> 3HsjF5?W  
  { ,6[}qw) *  
typedef T & reference; -e_+x'uF  
} ; 5[WhjTo  
\Yv<Tz J9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: W68d"J%>_  
A:"J&TbBx  
template < typename T > =2%EIZ0oW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \! 8`kC  
  { @Yua%n6]#D  
  return l(t) = r(t); 4_,l[BhsQG  
} #UREFwSL  
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。 W'{q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 g%w@v$  
[kqxC  
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 zT}Qrf~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9E{Bn#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 eK"B.q7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5G8`zy  
最后的布局是: Vy = fm  
                Add X-di^%<  
              /   \ ZyqTtA!A  
            Divide   5 JL1%XQ i  
            /   \  z"BV+  
          _1     3 rVkoj;[  
似乎一切都解决了?不。 J.x>*3< l  
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。 D5X;hd  
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。 5*1wQlL  
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: 1r}fnT<  
=+gp~RR,  
template < typename Right > NF=FbvNe  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /p') u3  
Right & rt) const &/ lJ7=Nq  
  { ]?F05!$*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9E _C u2B  
} 3 uwZ#   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 r;w_B%9  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 V|NWJ7   
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 JbYv <  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 [|{yr  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 YgaJ*%\  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Co8b0-Z  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 5| 2B@6-  
9frx60  
template < class Action > r @~T}<I  
class picker : public Action )61CrQiY  
  { ~4Is   
public : S[UHx}.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {Ny\9r  
  // all the operator overloaded &)Z8Qu  
} ;  >p!d(J?  
(H9%a-3  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。  e4NT  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: @6GM)N\{[  
7|6tH@4Ub  
template < typename Right > +7<{yP6wU  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _u}v(!PI  
  { L{2\NJ"+u  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !?tWWU%P)  
} #ITx[X89|  
0c1}?$f[?%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > R_*b<~[/  
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。 xy$FS0u  
 Xvs{2  
template < typename T >   struct picker_maker 5fb,-`m.  
  { 8{Y ?;~G  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &RXd1>|c2  
} ; y{ 90A  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;-=y}DK  
  { nvD"_.KrJ  
typedef picker < T > result; 8BNsh[+  
} ; ^Gv<Xl  
sVkR7 ^KsG  
下面总的结构就有了: nx=#QLi  
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。 "<6pp4*I  
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。 ]T^m>v)X  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2Z@<llsi  
至此链式操作完美实现。 aEdF Z  
CV4V_G  
U^Z[6u  
七. 问题3 3HbHl?-UNU  
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。 Xkl^!,  
4PiNQ'*  
template < typename T1, typename T2 > D4'? V Iz  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bx&` $lW  
  { 0 P/A  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $?Aez/  
} w0SzK-&  
7OtQK`P"A  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: `P/*x[?  
U`6QD}c"s  
template < typename T1, typename T2 > G !1- 20  
struct result_2 f'FY<ed<w  
  { V@>?lv(\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; NJUYeim;  
} ; dGIu0\J\$  
zwU8iVDe  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? %~p_bKd~  
这个差事就留给了holder自己。 .F#mT h  
    9b]U&A$  
eiEZtu  
template < int Order > $%r|V*5  
class holder; 6xL=JSi~  
template <> 8<n8joO0  
class holder < 1 > 9,`mH0jP  
  { 2+=|!+f  
public : MVt#n\_BZV  
template < typename T > 0*3 <}  
  struct result_1 qoZ*sV  
  { 6j"(/X|Ex5  
  typedef T & result; h| UT/:  
} ; IU$bP#<  
template < typename T1, typename T2 > {'DP/]nK  
  struct result_2 sxThz7#i)  
  { |~ \K:[T&  
  typedef T1 & result; +crAkb}i  
} ; `zzX2R Je  
template < typename T > mApn(&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x(]s#D!)  
  { a+{g~/z;,Q  
  return (T & )r; ,xD{A}}V  
} R8'yQ#FVy  
template < typename T1, typename T2 > {Y/| 7Cl0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const eU%5CVH.v  
  { TdKl`"Iy  
  return (T1 & )r1; h*MR5qa  
} "[[fQpe4@  
} ; e982IP  
nrt0[E-&~  
template <> klf<=V  
class holder < 2 > yFpHRfF}  
  { o B6" D  
public : /#:RYM'Tu  
template < typename T > ?G?=,tV  
  struct result_1 2M&4]d  
  { K6Gc)jp:b  
  typedef T & result; ,6M-xSDs  
} ; ,j_{IL690  
template < typename T1, typename T2 > &us8,x6yg  
  struct result_2 _5`M( ;hL2  
  { K&)a3Z=(.  
  typedef T2 & result; ]#BXaBVMY  
} ; }qKeX4\-  
template < typename T > >`{i[60r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {Y0I A97,  
  { rM?D7a{q  
  return (T & )r; Ap!UX=HBb  
} 0H>Fyl2_  
template < typename T1, typename T2 > 7_K(x mK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tjd"05"@:  
  { vj^U F(X  
  return (T2 & )r2; !r LHPg  
} Hzj*X}X#K  
} ; $AXz/fGV  
.oK7E(QJ  
&\"fH+S  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 QIV<!SO  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: p9s~WD/K  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 25ayYO%PTc  
cw5YjQ8 9  
return l(i, j) = r(i, j); `S~u4+y]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3P6'*pZ  
x.^vWka(  
  return ( int & )i; KbUX(9+B  
  return ( int & )j; :?UIyN?  
最后执行i = j; zHdp'J"  
可见,参数被正确的选择了。 D46| )-  
d|o"QYX  
I2W2B3D` c  
Vks,3$  
N Dg]s2T  
八. 中期总结 J<BdIKCma  
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: \ yOZ&qU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )_Oc=/c|f  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 z5vryhX_Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor EmUxM_ T/2  
7q^/.:wlf  
?+|tPjg $  
Bjo&  
0ay!tS dN  
=#V11j  
九. 简化 Z|/):nVP7  
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。 F4&N;Zm2  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 SW; b E  
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: ]rNfr-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +[qkG. O  
  +-*/&|^等 L_.}z)S[\  
2. 返回引用。 K%gFD?{^q  
  =,各种复合赋值等 s{,e^T  
3. 返回固定类型。 c:6w >:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) qnS7z%H8  
4. 原样返回。 IY19G U9  
  operator, Orb(xLChJ  
5. 返回解引用的类型。 kp6x6%{K\  
  operator*(单目) M[{Cy[ta  
6. 返回地址。 7_3O]e[8  
  operator&(单目) lET)<V(Y  
7. 下表访问返回类型。 P X0#X=$  
  operator[] }dHiW:J>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 u#,]>;  
  operator<<和operator>> 4bBxZY  
9F+bWo_m  
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。 {S}@P~H =  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Yo(B8}?0!  
i\ Vpp8<B  
template < typename Left > NN:TT\!v  
struct value_return ;MMFF{  
  { >YfOR%mS4  
template < typename T > L)+ eM&W  
  struct result_1 U .Od  
  { bGJUu#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5QSmim  
} ; @j (jOe  
:kVV.a#g  
template < typename T1, typename T2 > L C7LO  
  struct result_2 &wuV}S 7  
  {  %aKkk)s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .'a|St  
} ; mr1}e VM~!  
} ; y|dXxd9  
mqHt%RX  
Z:v1?v  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _UBI,Dg]  
'=H^m D+gl  
下面我们来剥离functor中的operator() qck/b  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +B m+Pj>  
@ 7?_Yw  
return l(t) op r(t) 3XnXQ/({  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $"8k|^Z3  
return op l(t) w!}1oy  
return op l(t1, t2) 6a?y $+pr  
return l(t) op vVW=1(QWI#  
return l(t1, t2) op l(5-Cr  
return l(t)[r(t)] t0>{0 5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] JqUVGEg  
e%U*~{m+  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: .vv*bx   
单目: return f(l(t), r(t)); 8j'*IRj*q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); fh_ .J[Y.k  
双目: return f(l(t)); kOCxIJ!Xp=  
return f(l(t1, t2)); /pU6trIM  
下面就是f的实现,以operator/为例 (M+<^3c  
95Qz1*TR  
struct meta_divide kpH;D=;  
  { Q 8rtZ  
template < typename T1, typename T2 > %wf|nnieZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) pPZ/O 6  
  { j0~3[dyqU  
  return t1 / t2; kYB <FwwB  
} vb- .^l  
} ; ?I'-C?(t@1  
'-IT@}  
这个工作可以让宏来做: r?!xL\C\  
J,O@T)S@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j/<y  
template < typename T1, typename T2 > \  J31M:<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; tA-B3 ]  
以后可以直接用 #Qr4Ke$g[l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) JP4Moq~r   
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 XijLS7Aw|  
(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。。。) f~FehN7  
U!/nD~A  
b8.%?_?  
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 YfwJBz D  
#mhD; .Wg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Qs9U&*L  
class unary_op : public Rettype rk/ c  
  { EYxRw  
    Left l; 5}xni  
public : xacLlX+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} wzPw; xuG  
igrog  
template < typename T > X|`,AK Jit  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "Y]ZPFh#.  
      { ;_/q>DR>,3  
      return FuncType::execute(l(t)); 8 %j{4$  
    } o0G`Xn  
<j\;>3Q  
    template < typename T1, typename T2 > ;p 5v3<PC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5%+}rSn7  
      { 1=Zw=ufqV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \Byk`} 9  
    } B  bw1k  
} ; SECQVA_y`  
RQCQGa^cP  
V;-.38py  
同样还可以申明一个binary_op Ue#yDTjc  
=Rx?6%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J,G9m4Z7  
class binary_op : public Rettype cXcx_-  
  { (VaN\+I:T  
    Left l; RVnyl`s  
Right r; h+3Z.WKhwP  
public : `4.sy +2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ig3(|{R  
loUwR z  
template < typename T > ` G=L07  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )H9*NB8%  
      { (oitCIV  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G>,nZ/,A{  
    } %lJiM`a  
5@D7/$bLp  
    template < typename T1, typename T2 > $xtE+EV.p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yVI;s|jG  
      { tOg 8L2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [A9 ,!YY  
    } [Z#.]gb  
} ; Q f-k&d  
9G&l qfX:  
%?oU{KzQ@;  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 //M4Sq(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :aq>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /QXs-T}d  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 '}+X,Usm  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! LAY)">*49H  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Q^Z<RA(C  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?>.g;3E$  
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) 9LEilmPs  
下面是修改过的unary_op id tQXwa  
te*Y]-&I|/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <,pLW~2-"  
class unary_op C6'*/wq  
  { o`K^Wy~+k#  
Left l; 6eUiI@J  
  kE_@5t7O{  
public : HS`bto0*  
i9\\evJs  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ZC5Yve8  
^s@*ISY  
template < typename T > :uwRuPI  
  struct result_1 mrhp)yF  
  { 5Vqmv<F;$Z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *[xNp[4EU  
} ; ;WS7.  
QR5,_wJ&  
template < typename T1, typename T2 > (: TGev  
  struct result_2 sMfFm@\N  
  { K"k"ml<4E  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]PzTl {]  
} ; r$r&4d Y  
k~jKJb-_  
template < typename T1, typename T2 > 8q~FUJhU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {{]=zt|69  
  { /y](mu"!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); QK?2E   
} ?St=7a(D  
5{ 4"JO3  
template < typename T > $uUb$8 Bu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const moVa'1ul  
  { g;-+7ViIr  
  return OpClass::execute(lt(t)); G{f`K^  
} g2aT`=&Z  
 w{ r(F`  
} ; l<aqiZSY  
,dZ H$  
(]}x[F9l  
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 cPx ~|,)l  
好啦,现在才真正完美了。 \ L9?69B~  
现在在picker里面就可以这么添加了: V8nz-DL{  
g^z5fFLg/8  
template < typename Right > :n+y/6 *  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const B15O,sL&W  
  { @7Rt4}g  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); vz yNc'  
} urT/+deR  
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。 oBRm\8 2|  
P^b:?%  
yul<n>X|  
0r0\b*r  
<t[Z9s$n  
十. bind W>?f^C!+m  
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。 F8uRT&m B0  
先来分析一下一段例子 wsf Hd<Z_  
'z +$3\5L  
$_ix6z  
int foo( int x, int y) { return x - y;} B_."?*|w  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 BP[CR1Gs  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +Mk*{ A t  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 PG^j}  
我们来写个简单的。 &?/N}g@K  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3yHb!}F  
对于函数对象类的版本: ,#E3,bu6_4  
:$M9XZ~\  
template < typename Func > V6@*\+:3)  
struct functor_trait DMAf^.,S  
  { `q f\3JT\  
typedef typename Func::result_type result_type; nc3ltT,R  
} ; -uv 9(r\P  
对于无参数函数的版本: <}28=d  
K-2o9No?j`  
template < typename Ret > Gg=aK~q6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > KFTf~!|  
  { _[}G(<  
typedef Ret result_type; %w'/n>]j  
} ; xta}4:d-Y  
对于单参数函数的版本: X+dR<GN+YX  
;g: UE  
template < typename Ret, typename V1 > 'A@qg^e:`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <[Tq7cO0  
  { P9 {}&z%:  
typedef Ret result_type; Vqa5RVnI  
} ; U{T[*s  
对于双参数函数的版本: BKE\SWu  
~rgf{oGz  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > WZ^{zFoZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Y|%anTP  
  { $i,6B9  
typedef Ret result_type; DO7- =74=  
} ; G0I~&?nDa  
等等。。。 TJHN/Z/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8%;}LK  
<Jwi ~I=^  
template < typename Func > J 6(~>g  
struct func_return l5FuMk-  
  { K-2.E  
template < typename T > BW'L.*2  
  struct result_1 wXr>p)mP  
  { aL8p"iSG9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zyaW3th  
} ; c=b+g+*xd  
Y brx%  
template < typename T1, typename T2 > :dc"b?Ch  
  struct result_2 c@RT$Q9j  
  { opm?':Qst  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p+orBw3  
} ; FjD,8^SQW  
} ; 0n4g $JK7  
x`]Of r'  
+<pVf%u5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 nGq]$h  
Ef2Y l  
template < typename Func, typename aPicker > y]yine  
class binder_1 jMN)?6$=  
  { u|(Ux~O  
Func fn; 4^0d)+Ff  
aPicker pk; Sp 7u_Pq{  
public : c:=7lI  
`%$8cZ-kr  
template < typename T > _R EqT  
  struct result_1 `+roQX.p  
  { C1h#x'k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; y\^@p=e  
} ; O{PW  
#$LH2?)  
template < typename T1, typename T2 > rlR !&  
  struct result_2 seu ~'s-  
  { } sf YCz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )HEfU31IC  
} ; ;c1relR2  
LMAmpVo  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^ Xm/  
M0RRmW@f.a  
template < typename T > ,%A)"doaG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bRWIDPh  
  { 8V6=i'GK  
  return fn(pk(t)); *%:@ cbF-M  
} 9z #P  
template < typename T1, typename T2 > J5O.*&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ID)^vwn  
  { }-d)ms!  
  return fn(pk(t1, t2)); EbCIIMbe"  
} K'x4l,rq  
} ; `q%U{IR  
dw~[9oh  
):3MYSqX  
一目了然不是么? *~c qr  
最后实现bind 3I|O^   
ERF,tLa!  
w'A tf  
template < typename Func, typename aPicker > '0 ]r<O  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) E_~x==cb  
  { QS^~77q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); BU!#z(vU  
} J5;5-:N  
xZX`%f-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 s8^~NX(xdy  
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。 #>=8w9]  
VKy5=2&  
十一. phoenix Gu5~ DyT`G  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: GMz8B-vk  
C)OG62  
for_each(v.begin(), v.end(), J7:9_/ e0T  
( cA<<& C  
do_ H#35@HF*o  
[ 3 -tO;GKb  
  cout << _1 <<   " , " Dv@ PAnk3C  
] {-HDkG' 8  
.while_( -- _1), 0E-pA3M6  
cout << var( " \n " ) kQLT$8io  
) [9OSpq  
); Dzr e'  
fuMN"T 6%+  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: #: #Dz.$L  
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 6a*83G,k  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?mMW*ico  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :s"2Da3B  
wZ jlHe  
'G8 ?'u_)  
template < typename Cond, typename Actor > ,HZYG4,  
class do_while za T_d/?J  
  { 1fY>>*oP  
Cond cd; )|pU.K9qZ  
Actor act; JdiP>KXV  
public : Yrxk Kw#  
template < typename T > LKx`v90p  
  struct result_1 G=|70pxU  
  { :k~dj C  
  typedef int result_type; :=9<  
} ; tw<P)V\h  
/g@^H/DO  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Wwhgo.Wx  
G6V/SaD  
template < typename T > paWxanSt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1[SA15h  
  { H -,TS^W  
  do F.?01,J=1  
    { > H BJk:  
  act(t); zb:kanb-  
  } DtI$9`~  
  while (cd(t)); Lc]1$  
  return   0 ; 2Lfah?Tx~C  
} J4>;[\%m  
} ; |@RpWp>2  
b9uBdo@o  
vd (?$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [jrqzB  
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。 1k[GuG%/K  
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。 6{=_718l`  
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。 vk'rA{x  
下面就是产生这个functor的类: 8eJE>g1J  
,q#2:b<E  
l^W uS|G[  
template < typename Actor > MQ`%``  
class do_while_actor HCj> ,^<h  
  { (.?ZKL  
Actor act; ^m%52Tm h  
public : w"8V0z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *5D3vB*S  
=7 w>wW-  
template < typename Cond > Fp%Ln(/m  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; gn)R^  
} ; ar$*a>'?  
?pG/m%[  
=45W\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 kRlA4h1u_$  
最后,是那个do_ q]FBl}nwl%  
9S>g6}[E#0  
+sf .PSz$  
class do_while_invoker !^WHZv4  
  { H0>yi[2f  
public : f~ZEdq8  
template < typename Actor > hw=GR_,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 89H sPB1"t  
  { #jA)>z\Q^  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1e}8LH7  
} }mk>!B}=  
} do_; y=Q!-~5|fF  
E\M-k\cSj  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? BBnq_w"a  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7-* =|gl+  
最后来说说怎么处理break和continue 9v?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。 "9XfQ"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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