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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  @pFj9[N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]a?bzOr,  
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, e)@3m.  
j+kC-U;  
8md*wEjk  
&^!h}D%T/  
  class filler /7/0x ./{  
  { FJ54S  
public : Mzkkc QLK  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} bcH_V| 5}  
} ; U]R~gy}#  
Zgamd1DJ[l  
})Yv9],6  
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: P`(Mk6gE  
lr~0pL  
!l 6dg&  
N|K4{Frm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); L(G92,.  
8Lz]Z h=ZU  
B{MaMf)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 V'pqxjfd  
</[: 9Cl  
8 lT{1ro  
},@``&e  
二. 战前分析 5MF#&v  
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。 C&<~f#lB  
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 pHC /(6?  
.c+9P<VmC}  
QkQ!Ep(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :Ht; 0|[H  
  /* --------------------------------------------- */ 91Z'  
vector < int *> vp( 10 ); FX}Gt=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ezm&]F`  
/* --------------------------------------------- */ n3KI+I%nQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ZZxk]D<  
/* --------------------------------------------- */ vFv3'b$;G  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); I&VTW8jB  
  /* --------------------------------------------- */ )[Z!*am  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); li oc`C:  
/* --------------------------------------------- */ Dw6fmyJ:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); F3M aqr y  
"i^ GmVn  
ravyiO L  
aZS7sV28  
看了之后,我们可以思考一些问题: |nUl\WRd\  
1._1, _2是什么? WXw}^v  
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。 7[pBUDA  
2._1 = 1是在做什么? neZ.`"LV  
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。 u]*0;-tz  
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。 % Zjdl  
<0P5 o|  
8\.b4FNJ  
三. 动工 Yk!/ow@.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0RFRbi@n(  
nh+l7 8  
3uWkc3  
}<a^</s  
template < typename T > SmwQET<H  
class assignment h^UKT`9vt  
  { #W>QY Tp  
T value; <AH1i@4  
public : +Vb8f["+-  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^D%Za'  
template < typename T2 > zP\7S}p7%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } R%Y`=pK>}  
} ; GL Mm(  
avQJPB)}Sb  
^x>Qf(b  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Z @ dC+0[=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment , t5 '  
$;N*cH~  
4<dcB@v  
*cuuzi&  
  class holder E H:T  
  { FzQTDu9  
public : 'k0[rDFc#3  
template < typename T > Pz*_)N}j >  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m0n)dje  
  { r0;:t   
  return assignment < T > (t); YyAJ m^o  
} "TyJP[/  
} ; u$#Wv2|mk  
q[q?hQ/b  
B%CTOi  
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: CAq/K?:8  
`.jzuX  
  static holder _1; b//B8^Eong  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 x+8_4>,>Y7  
%ts^Z*3u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2Y\ d<.M  
而不用手动写一个函数对象。 {9Y+.46S  
?'86d_8  
3<?   
X|f7K  
四. 问题分析 ]V l]XT$Um  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 vX0f,y  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。  xw^R@H  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 zi R5:d3   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #6Fez`A  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'm1N/)F  
B~]5$-  
五. 问题1:一致性 Qd}m`YW-f$  
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?| 7w,FX.=;cv  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 DI+]D~N  
d@`M CchCB  
struct holder JWvjWY2+P  
  { x3jb%`o#!  
  // %VYAd)gC  
  template < typename T > x-OA([;/  
T &   operator ()( const T & r) const f=C,e/sw  
  { eAv4FA4g  
  return (T & )r; wO ?+Nh  
} 'o|30LzYgQ  
} ; UcBe'r}G  
3bk|<7tl  
这样的话assignment也必须相应改动: mMsTyM-f  
\^ghdU  
template < typename Left, typename Right > Dd;Nz  
class assignment (?_S6H E  
  { qmO6,T-|  
Left l; @1*ohdHH  
Right r; +fvaUV_-  
public : Bm&kkx.9P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \fA{1  
template < typename T2 > 7VcmVq}X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } MZ Aij  
} ; R|O8RlH  
u[nyW3MZ  
同时,holder的operator=也需要改动: }cT_qqw(f%  
,0x y\u  
template < typename T > eF[63zx5*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const TIp:FW[  
  { -@T/b$]'n  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); zSo)k~&[3  
} Q+4Xs.#  
T,| 1g6  
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。 X[f=h=|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  r.4LU  
!r# ?C9Sq  
return l(rhs) = r; -S3MH1TZ  
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。 $O9^SB  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Fx-8M!  
9U$EJN_G  
template < typename Tp > ^G6RjJxqp8  
class constant_t ^i:`ZfA#  
  { Yjx|9_|Xn  
  const Tp t; v) vkn/:  
public : h/~n\0,J/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} N[kwO1  
template < typename T > +$oF]OO  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const y|'SXM  
  { }CeCc0M  
  return t; LX^u_Iu   
} u_ABt?'  
} ; H54 R8O$  
|SyMngIY  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 r*Yi1j/  
下面就可以修改holder的operator=了 }Ho Qwy|&  
^^5&QSB:'  
template < typename T > 8 Y5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const **}h&k&%2  
  { ,3@#F/c3i~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); In`mtn q  
} ]Kr `9r),  
4~B> 9<$e>  
同时也要修改assignment的operator() NH+(?TN  
27;ci:5  
template < typename T2 > J~#;<e{\"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } D1__n6g[  
现在代码看起来就很一致了。 w8n|B?Sr  
)B[0JrcE  
六. 问题2:链式操作 P*cNh43U  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;[fw]P n  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 s`0QA!G{-  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 rF]h$Z8o  
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。 qh`t-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct XLH0 ;+CL{  
]CoeSA`j  
template < typename T > &L^+BQ`O?  
struct result_1 TY1I=8  
  { O BN2 ) j  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {)-aSywe  
} ; wXsmn1w9  
~R(%D-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: )E~ 79!  
>%wLAS",w  
template < typename T > tg{H9tU;  
struct   ref )oyIe)  
  { R) c'#St  
typedef T & reference; gvL f|+m  
} ; nw-I|PVTNa  
template < typename T >  ]C) 4  
struct   ref < T &> ?mwD*LN3o  
  { )b:7-}d  
typedef T & reference; Z l*X?5u  
} ; KQ~i<1&j  
,v{rCxFtvU  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %"P,1&\^  
Dc_yM  
template < typename T > @;'o2   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const C+TI]{t  
  { _'(,  
  return l(t) = r(t); \_lod kf  
} 92 [; Y  
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。 1;{Rhu7* k  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 vvm0t"|\  
|9B.mBoX  
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 m%76i;uP  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~8]NK&J  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 dxmE3*b`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !_"fP:T>  
最后的布局是: Y*UA, <-  
                Add Vv ?-"\Z>  
              /   \ >k'c' 7/  
            Divide   5  jrS[f  
            /   \ 1&- </G#  
          _1     3 )'~6HO8Z  
似乎一切都解决了?不。 ={z*akn,  
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。 RRI"d~~F6  
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。 -:na: Vsi  
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: PbmDNKEh{  
S;)w.  
template < typename Right > 6Aku1h  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const tQjLOv+?=  
Right & rt) const @~%r5pz6  
  { kOed ]>H  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "T|PS 6R~  
} A -b [>} _  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *m#Za<_Gv  
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。 yr lf+tl  
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。 Y 1t\iU  
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。 Wr( y)D<y}  
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。 = 17t- [  
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? D}mjN=Y  
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: "OdXY"G  
WS`qVL]^&  
template < class Action > 'L8' '(eZ^  
class picker : public Action R.yC(r  
  { i{`;R  
public : GgB,tam{p  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?W)A   
  // all the operator overloaded vMm1Z5S/  
} ; lGOgN!?i  
Vb= Mg  
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。 Wh.?j>vB  
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: |b)Y#)C;  
WUh$^5W  
template < typename Right > h"/< ?3{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Zd')57{  
  { ;t|Ii8Ne  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^G.B+dG@`x  
} apu4DAy&8  
o/+13C  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > SF>c\eTtx  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 c5u@pvSP  
i~{Ufi  
template < typename T >   struct picker_maker Ac<Phy-J  
  { LL3#5AA"k|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "*Tb" 'O  
} ; v uoQz\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {\:{[{qF  
  { D>LZP!  
typedef picker < T > result; ;<(W% _  
} ; sk=-M8;\  
|v$JCU3!A  
下面总的结构就有了: #3+!ee27#  
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。 /so8WRu.  
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。 (G[ *|6m  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 TZY3tUx0|G  
至此链式操作完美实现。 <OIIoB?t  
[x,>?~6ek  
4x 8)gE   
七. 问题3 =fO5cA6Z  
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。 !lj| cT9  
<1t*I!e_  
template < typename T1, typename T2 > FW21 U<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1q,{0s_kp  
  { 23DiW#o'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); OUhqM VX9C  
} Kq;8=xP[  
_Nqt21sL  
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: /K. !sQ$  
"-+\R}q$  
template < typename T1, typename T2 > 4#:W.]U8  
struct result_2 ;{U@qQD7  
  { ]3X@_NYj  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2(#7[mgPI  
} ; Ndi9FD3im  
 ~Hr}]  
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? ]hFW 73FV  
这个差事就留给了holder自己。 }#&#^ B#?O  
    TztAZ2C  
/(.mp<s0  
template < int Order > sXD1C2o  
class holder; E.Jkf\  
template <> Qm Ce>+  
class holder < 1 > Yq%9M=#k  
  { <gQIq{B?  
public : Ir qZi1  
template < typename T > ):b$xNn  
  struct result_1 TX&Jt%  
  { xUa{1!Y8  
  typedef T & result; YLiSbLz1  
} ; M!REygyx  
template < typename T1, typename T2 > F!]lU`z)=  
  struct result_2 7~5ym15*  
  { K>DR Jz  
  typedef T1 & result; Vnr[}<L  
} ; XYZ4TeW\1  
template < typename T > +O*/"]h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +7=K/[9p  
  { z <##g  
  return (T & )r; mjKS{  
} Yd#/1!A7u  
template < typename T1, typename T2 > {l/-LZ.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2kIa*#VOJ  
  { A^y|J ` k|  
  return (T1 & )r1; }wHW7SJ  
} 6{^E{go  
} ; ^HqY9QT2  
v33dxZ'  
template <> 1ke g9]  
class holder < 2 > &3TEfvz  
  { X ><?F|#7T  
public : b"vv>Q~U  
template < typename T > V;:jZpG  
  struct result_1 P8*=Ls+-F  
  { l%1!a  
  typedef T & result; rU2%dkTa  
} ; K"4>DaK2P  
template < typename T1, typename T2 > ck.w 5|$  
  struct result_2 \v.C]{Gzc  
  { o1h={ao  
  typedef T2 & result; .U?'i<  
} ; OslL~<  
template < typename T > cM$P`{QrM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8>WC5%f*  
  { 2&^]k`Aj6D  
  return (T & )r; ih P|E,L=L  
} \4-"L>  
template < typename T1, typename T2 > OeS\7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  ng_^  
  { y*tZ !m2Gg  
  return (T2 & )r2; C ihAU"  
} /p+>NZ"b  
} ; ~1W x =  
7:)n$,31FW  
s3R(vd  
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> >。 %sX$ nmi3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: s0k`p<q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: n1VaLD  
CB/D4j;  
return l(i, j) = r(i, j); 9Bw|(J  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .2v_H5<  
*U]V@;XF  
  return ( int & )i; "F.;Dv9V[0  
  return ( int & )j; YYu6W@m]  
最后执行i = j; :qIXY/  
可见,参数被正确的选择了。 RkBb$q9F]  
V9dF1Hj  
R)RG[F#   
}5}.lJ:  
=W BTm  
八. 中期总结 NR5oIKP?  
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: qx4I_%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 IbP#_Vt  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Zy(W^~NT  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor fv9V7  
Te}8!_ohyC  
fDvl/|62{  
Db1pW=66:  
-< &D  
7[5.> h  
九. 简化 +E.GLn2 /  
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。 |(q9"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6T#+V37  
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: WzF !6n!h  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #R.-KUW:  
  +-*/&|^等 zN"J}r:  
2. 返回引用。 P)MDPI+~  
  =,各种复合赋值等 (KF=On;=Y  
3. 返回固定类型。 twlk-2yT!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;o 0&`b?  
4. 原样返回。 S7L=#+Z  
  operator, I$0)Px%z  
5. 返回解引用的类型。 j&Wl0  
  operator*(单目) >w^YO25q  
6. 返回地址。 k+8q{5>A<  
  operator&(单目) h_T7% #0  
7. 下表访问返回类型。 %]8qAtV^3j  
  operator[] %+K<<iyR|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ek}a}.3 {  
  operator<<和operator>> zOa_X~!@  
V*iH}Y?^p  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 nY`RR C  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2VJR$Pao  
%^>ju;i^O  
template < typename Left > Y~(Md@!0S  
struct value_return <c,u3cp  
  { 0Pe>Es|^A#  
template < typename T > W>p-u6u%E|  
  struct result_1 /O^RF}  
  { 7El[ >  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; t[oT-r  
} ; ZObhF#Y9  
_cJ2\`M  
template < typename T1, typename T2 > -cSP _1  
  struct result_2 (;57Vw  
  { *]VFvh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; bdibaN-h  
} ; dnb)/  
} ; A' /KUi  
cdZ~2vk  
##V5-ZG{:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait tP2qK_\e=  
YA +E\  
下面我们来剥离functor中的operator() h}cy D7Wn  
首先operator里面的代码全是下面的形式: N 0= ac5  
?hWwj6i&  
return l(t) op r(t) =<X?sj5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .NvQm]N0.  
return op l(t) g47-db"5  
return op l(t1, t2) de;GrPLAi  
return l(t) op 846$x$G4  
return l(t1, t2) op y?a Acn$  
return l(t)[r(t)] Ie`13 L2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] QZ:8+[oy  
PV/7 7{'  
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: '=G|Sq^aO  
单目: return f(l(t), r(t)); f/Hm{<BY  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0;:.B j  
双目: return f(l(t)); Wr3mQU  
return f(l(t1, t2)); q&/Yg,p\  
下面就是f的实现,以operator/为例 NNE<L;u  
V %YiAr>  
struct meta_divide I S#FiH  
  { zOqn<Y@  
template < typename T1, typename T2 > k'IYA#T6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) R@6zGZ1  
  { jlBanGs?  
  return t1 / t2; i]|Yg$  
} we;G]`@?  
} ; wm$}Pch  
#&m0WI1  
这个工作可以让宏来做: o;=l ^-  
dUF&."pW e  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7"w2$*4'0  
template < typename T1, typename T2 > \ 3`B6w$z>(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; n;$5Cq!v=  
以后可以直接用  ?kZTI (  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2#<xAR  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 %d>=+Ds[  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) a(9L,v#?  
A%D7bQ  
b r^_'1  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 rZfN+S,g  
lI-L` x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o_D?t-XH  
class unary_op : public Rettype -R%<.]fJ  
  { 7A\~)U @  
    Left l; #L{OV)a<  
public : ,^x4sA[/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} H*Kj3NgY  
z-LB^kc8oQ  
template < typename T > yfx7{naKC`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e|p$d:#!  
      { USVqB\#  
      return FuncType::execute(l(t)); KTn}w:+B\  
    } }p!HT6 tZ  
/u0' 6V  
    template < typename T1, typename T2 > 5fm?Lxr&?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kIGbG;"_  
      { 9P~\Mpk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +H9>A0JF  
    } "ajjJ"x A  
} ; pDh{Z g6t  
HE'2"t[a  
{iv<w8CU)  
同样还可以申明一个binary_op l411a9o  
O=$~O\}b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > n< ud> JIb  
class binary_op : public Rettype <HJl2p N  
  { "=+ 7-`  
    Left l; g"?Y+j  
Right r; 59%tXiO  
public : wmTq` XH)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E/09hD Q  
"bm  
template < typename T > r4QxoaM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 98WZ){+,m  
      { >j'ZPwj^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :k3Nt5t!  
    } ;Wl+ zw  
g+ MdHn[  
    template < typename T1, typename T2 > ]6{*^4kX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W3;#fa:[L  
      { xw3YK!$sIF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6X\ 2GC9  
    } =Apxdnz,  
} ; 66'?&Xx'  
x,otFp  
~,BIf+ \XF  
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 :sP!p`dl  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3Ezy %7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) jWY$5Vq<H  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ?APe R,"V  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! S=nP[s  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ec gtUb8K  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Cf:#( D  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) .%^]9/4  
下面是修改过的unary_op ]miy/V }5  
2 OwV^-OG  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > A5H3%o(6k  
class unary_op #fL8Kq  
  { \igmv]G%  
Left l; G <uyin>  
  GQl$yZaK{  
public : +8#_59;x  
;?6No(/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} r.T<j .\  
+]|Z%;im  
template < typename T > :Pg}Zz<  
  struct result_1 n f.wCtf].  
  { 4<?8M vF  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; PNA\ TXT  
} ; \T\b NbPn  
2{Chu85   
template < typename T1, typename T2 > IZm(`b;t^  
  struct result_2 z)xSN;x  
  { =e}H'5?!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "n: %E  
} ; RKa}$ 7  
ZWm8*}3]7_  
template < typename T1, typename T2 > !TP@- X;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dTL5-@  
  { zOSs[[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); rC7``#5  
} 2<][%> '  
(s1k$@d  
template < typename T > Z{ u a=0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $F/EJ>  
  { [tH-D$V  
  return OpClass::execute(lt(t)); A 5+rd{k/  
} JGFt0He]  
*5wu   
} ; uu/+.9  
d @*GUmJ  
%\kOLE2`  
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 v|ck>_" .  
好啦,现在才真正完美了。 oP2fX_v1x  
现在在picker里面就可以这么添加了: 90# ;?#  
I"t(%2*q  
template < typename Right > v @O&t4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const V=X:=  
  { LFZ iPu  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); GCttXAto  
} =L5GhA~  
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。 `g_"GE  
A+&xMM2Wj  
2TES>}  
&I({T`=  
c\q   
十. bind w]_zp?\^ }  
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。 K 9kUS  
先来分析一下一段例子 NB7Y{) w  
.,i(2^  
2qHf'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >F@qpjoQE  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ooj~&fu  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?+t1ME|  
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。 $v`afd y  
我们来写个简单的。 O Lc}_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ka|eFprS  
对于函数对象类的版本: a6h>=uT [  
e2+BWKaU  
template < typename Func > =X!IH d0  
struct functor_trait <|*'O5B  
  { ZO7&vF}  
typedef typename Func::result_type result_type; ur\qOX|{  
} ; 68iV/ 7  
对于无参数函数的版本: Nk;iiz+_p  
/?6gdN  
template < typename Ret > M0' a9.d  
struct functor_trait < Ret ( * )() > G\;}w  
  { QI!F6pGF  
typedef Ret result_type; r{sebE\ ;  
} ; @[6,6:h|  
对于单参数函数的版本: DOQc"+  
2`a q**}  
template < typename Ret, typename V1 > &W6^6=E{g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > k{AyD`'Q  
  { Pz_NDI  
typedef Ret result_type; tQ~WEC  
} ; \]Dt4o*yZ  
对于双参数函数的版本: I<=Df5M  
s-W[ .r|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Y e+Ay  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (9gO tJ  
  { oA tsUF+a  
typedef Ret result_type; b}G24{  
} ; 3I|3wQ&#(  
等等。。。 }sxn72,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Qpt&3_   
zTD@  
template < typename Func > <8 #ObdY!  
struct func_return r,N[)@  
  { nW+YOX|+  
template < typename T > a45 ss7  
  struct result_1 ^# A.@  
  { 1# t6`N]?V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L fl-!1  
} ; ?`zgq>R}w[  
1j\aH&)GH  
template < typename T1, typename T2 > _ jAo:K_Z  
  struct result_2 =C f(B<u  
  { ~"!a9GZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @-#T5?  
} ; O4No0xeWo  
} ; |c2v%'J2G  
8@M'[jT  
N8!TZ~1$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S^f:`9ab9  
df=z F.5  
template < typename Func, typename aPicker > ecX/K.8l  
class binder_1 !]S=z^"<  
  { -qebQv  
Func fn; l SkEuN  
aPicker pk; 3^.8.q(6  
public : \NXQ  
*C,N'M<u  
template < typename T > /.=r>a }l  
  struct result_1 P` '$  
  { YCw('i(|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; sg'NBAo"  
} ; fw{,bJ(U  
.h;Se  
template < typename T1, typename T2 > >&H~nGP.  
  struct result_2 t#<KxwhcN  
  { hN(L@0)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z,WW]Y,$  
} ; {@r*+~C3  
:w?7j_p#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} WwW^[k (X  
~4)Y#IxL  
template < typename T > 'H FKBp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G5{Ot>;*%  
  { oA~4p(  
  return fn(pk(t)); `W[+%b  
} XLTD;[jO  
template < typename T1, typename T2 > rF'R >/H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const daOS8_py  
  { C>*n9l[M~  
  return fn(pk(t1, t2)); RI@*O6\/I  
} acOJ]]  
} ; Dw |3Z  
\]Z&P,}w  
St>`p-  
一目了然不是么? Isovwd  
最后实现bind 8mgQu]>  
n=`w9qajd  
6~W u`  
template < typename Func, typename aPicker > viuiqs5[Bi  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "E>t, D  
  { p,n\__  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |5 xzl  
} )o8g=7Jm  
fW~*6ln  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7<yp"5><)  
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。 \>)f5 gV@  
KtMbze  
十一. phoenix 6.Bh3p  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @8"18HEp#  
a{`"68  
for_each(v.begin(), v.end(), +p?hGoF=  
( 'XTs -=  
do_ h#{T}[  
[ 93I'cWN  
  cout << _1 <<   " , " 55hyV{L%  
] <F=Dj*]  
.while_( -- _1), Lp~^*j(  
cout << var( " \n " ) b~W)S/wF$P  
) 8^w/HCC8O  
); \|Qb[{<:,  
p^8 JLC  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: |mj# 0  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor +t>XxYScx  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 T _~KxQ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: M5Wl3tZL  
=hcPTU-QU  
CT}' ")Bm  
template < typename Cond, typename Actor > u)7 ]1e{  
class do_while baIbf@t/  
  { l7Lj[d<n  
Cond cd; ]xR4->eix  
Actor act; g9qC{x d  
public : _j 5N=I{U  
template < typename T > > tEK+Y|N}  
  struct result_1 G{A)H_o*  
  { gUGOHd(A  
  typedef int result_type; S'?fJ.  
} ; WW3  B  
cqk]NL`'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ja75c~RUw  
8&T,LNZoY  
template < typename T > kr{)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M;qb7Mu  
  { x(vai1CrdH  
  do tE:X,Lt[  
    { vpafru4  
  act(t); WFj*nS^~l  
  } DoG%T(M!a9  
  while (cd(t));  ,F}r@  
  return   0 ; &Y=.D:z<  
} 3`rIV*&_{  
} ; eKJ:?Lxv;  
M,JA;a, _  
K6(.KEW  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &>V/X{>$`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。 jnDQ{D  
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。 &<=e_0zT  
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。 V{FE[v_  
下面就是产生这个functor的类: #|ddyCg2  
w^ U}|h"  
!^1[ s@1  
template < typename Actor > d|3o/@k  
class do_while_actor +l.|kkZ?  
  { (h|ch#  
Actor act; =Pj@g/25u  
public : s@ z{dmL  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} QxA0I+i  
S"{GlRpd  
template < typename Cond > \2Xx%SX  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; oc((Yo+B  
} ; W CoF{ *  
HNFhH0+^  
4$F:NW,v:)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 shy  
最后,是那个do_ :4iU^6  
Hy;901( %  
-HN%B?}. x  
class do_while_invoker '5V^}/  
  { w`0)x5 TGR  
public : ]DU61Z"v?b  
template < typename Actor > S{ey@ X(  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8Yxhd .  
  { &!6DC5  
  return do_while_actor < Actor > (act); T|!D>l'  
} Y!;gQeC  
} do_; 4XD)E&   
OFIMi^@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %Dra7B%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *i%.{ YH  
最后来说说怎么处理break和continue N tO?  
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。 )X~#n  
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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