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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^}fc]ovV  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Q}C)az  
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, Ii FeO  
dj>zy  
?S9? ?y/  
fP# !ywgr%  
  class filler +"Flu.+['  
  { wVX]"o  
public : WdI9))J2S  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} yyB;'4Af  
} ; \"Jgs.  
G<:_O-cPSv  
GCm(3%{V%(  
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: 5+Fr/C  
H3CG'?{ _  
yq]=+X>(  
WR,MqM20  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Is57)(^.-  
W<| M0S{  
]wb^5H  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 m[n=t5~  
g9C/Oj`I  
wX<w)@  
[QwEidX|  
二. 战前分析 )B'&XLK  
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。 i7D[5!  
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 wr>[Eo@%\  
AH-B/c5  
S\5%nz \  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~;$,h ET  
  /* --------------------------------------------- */ NhJ]X cfP8  
vector < int *> vp( 10 ); rMr:\M]t  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); j}u b  
/* --------------------------------------------- */ I(m*%>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); I[nSf]Vm>  
/* --------------------------------------------- */ !y_4.&C{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); x9\z^GU%H  
  /* --------------------------------------------- */ Sq22]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &`x1_*l  
/* --------------------------------------------- */ hvW FzT5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); lEAf\T7  
8_$[SV$q  
Ck1{\=t  
iepolO=  
看了之后,我们可以思考一些问题: k0r93 xa  
1._1, _2是什么? +q*WY*gX  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 wH]5VltUT1  
2._1 = 1是在做什么? Z?JR6;@W  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 "xWrYq'"  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 !U::kr=t  
y[`>,?ns5  
 N$ oQK(  
三. 动工 _\&v A5-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Mbm'cM&}  
!#&`1cYX  
xu%_Zt2/?j  
J(>T&G;  
template < typename T > pSa pF)1>  
class assignment KpX1GrIn3  
  { s#cb wDT  
T value; ==#mlpi`S[  
public : u~c75Mk_v  
assignment( const T & v) : value(v) {} P*6h $T  
template < typename T2 > B<$(Nb5<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~#MXhhqB  
} ; ^=Dz)95c  
LO;7NK  
m+|yk.md  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 k%D|17I  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment gUr #3#  
h;[<4zw  
1u8 k}  
g{6FpuA|0  
  class holder 1R.|j_HYy  
  { z!s1$5:"0  
public : ~n=oPm$pR  
template < typename T > 6L<Y   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const jWL%*dJrN  
  { ]Z IreI  
  return assignment < T > (t); +7 \"^D  
}  L}=DC =E  
} ; I|x? K>  
gCV+amP  
f/95}6M  
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: &M>o  
vc%=V^)N7U  
  static holder _1; WhT5NE9t  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ev Ye1Y-  
CL3b+r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $;pHv<  
而不用手动写一个函数对象。 z[Ah9tM%  
8-B6D~i  
Y(RB@+67  
&>f]  
四. 问题分析 #HDP ha  
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。 0^3n#7m;K  
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。 RNo~}#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8,@0~2fz#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 u|"y&>!R-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 lFtH;h,==v  
Na>w~  
五. 问题1:一致性 LzTdi%u$0|  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Hp>_:2O8s  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 HDO_r(i  
<KX fh  
struct holder }U'VVPh _  
  { OF}."a  
  // }  fa  
  template < typename T > p%R+c  
T &   operator ()( const T & r) const +'/C(5y)0X  
  { ~ <36vsk  
  return (T & )r; I@oSRB  
} WF_ v>g:g  
} ; gNJdP!(t  
11vAx9  
这样的话assignment也必须相应改动: EQtYb"_  
5?Ukf$)x  
template < typename Left, typename Right > a9u2Wlz  
class assignment _WR/]1R  
  { "m%EFWUOl  
Left l; UHgW-N"  
Right r; Pcjrv:0$  
public : 7,s5Gd-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} LAFxeo  
template < typename T2 > sd9b9?qiu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <naxpflom0  
} ; E!RlH3})  
99tUw'w  
同时,holder的operator=也需要改动: ix hF,F  
=9h!K:,k  
template < typename T > T/FZn{I  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const u9m ~1\R*  
  { iR"6VO  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;X;(7  
} Gs\D`| 3=  
~.>8ww  
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。 y=0)vi{]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 d}y")q|F  
kl1/(  
return l(rhs) = r; ;|`< B7xf  
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。 } eF r,bJ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: g[*"LOw  
_pmo 6O  
template < typename Tp > S17;;w0  
class constant_t \Q^grX  
  { *07?U")  
  const Tp t; ^/VnRpU  
public : D |=L)\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} UhJ{MUH`  
template < typename T > \a4X},h\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $;&l{=e2)  
  { D|amKW7  
  return t; z9!OzGtIR  
} Be9,m!on  
} ; .4ZOm'ko{  
(I`lv=R"j  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `v-O 4Pk  
下面就可以修改holder的operator=了 L?Ys(a"k  
~MP |L?my  
template < typename T > CG95ScrX  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const E0x\h<6W~  
  { =XtQ\$Pax  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4K\o2p?4  
} !9{UBAh  
x]@z.Yj  
同时也要修改assignment的operator() Qea"49R  
9Z }<H/q  
template < typename T2 > t(dVd%   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /OYa1,  
现在代码看起来就很一致了。 6$0<&')Yb  
OwEu S#-  
六. 问题2:链式操作 tJ7F.}\;C  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 PD^G$LT  
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。 Y9gw ('\w  
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。 I:HrBhI)wP  
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。 fs:yx'mxV  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?pcbso  
hs5>Gx  
template < typename T > *dxm|F98  
struct result_1 %% /8B  
  { 8;L;R ~Q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; PxQQfI>  
} ; &CcW(-  
]Y-Y.&b7t  
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: |N^"?bSt  
_n/73Oh  
template < typename T > C\joDAD  
struct   ref alB'l  
  { Aix6O=K6  
typedef T & reference; :<mJRsDf  
} ; S>>wf:\ c  
template < typename T > wdAKU+tM  
struct   ref < T &> 4lWqQVx  
  { =36fS/Gb  
typedef T & reference; YU"/p|!1  
} ; #0vda'q=j  
i]N<xcF9N*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: w@&z0ODJ  
E p;i],}  
template < typename T > l S3LX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const L"/ ?[B":  
  { )bR0 >3/  
  return l(t) = r(t); BWvM~no  
} sQj]#/yK:  
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。 y/ Bo 4fM  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <ch}]-_  
2m]4  
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 t0jE\6r  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: IG# wY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Pc=ei  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 FwlD P  
最后的布局是: 8'L:D  
                Add vBOY[>=  
              /   \ p^*a>d:d]  
            Divide   5 /8Y8-&K0  
            /   \ RRPPojKZ  
          _1     3 B`<}YVA  
似乎一切都解决了?不。 sT"ICooc  
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。 2J{vfF  
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。 )c&ya|h  
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: 6)ibXbH  
6u#eLs  
template < typename Right > Y.) QNTh  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const d,N6~?B  
Right & rt) const YPGzI]\  
  { dqJ 8lU?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fv#ov+B  
} " acI:cl?,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 xGQP*nZ  
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。 W4&8  
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。 [uHU[ sG  
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。 Z{BK@Q4z  
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。 R.*;] R>M  
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? }~|`h1JF  
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: Uz_p-J0  
@2L^?*n=  
template < class Action > R;pW,]}g,  
class picker : public Action xjiV9{w  
  { @wa"pWx8  
public : wW p7N  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =1,!EkG  
  // all the operator overloaded ZP!.C&O  
} ; 3e;|KU   
zl6]N3+4  
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。 sZCK?  
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: =WUL%MfW  
vR:#g;mnk  
template < typename Right > D.:`]W|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const s|H7;.3gp  
  { Pe,ky>ow  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c:Cw #  
} 'DVn /3?X  
K=o {  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > XJPIAN~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。 & ;.rPU  
&_-=(rK  
template < typename T >   struct picker_maker 5I2 h(Td  
  { uP%VL}% 0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ed/B.SY  
} ; v~Dobk/n  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > F?R6zvive  
  { [KYq01cj  
typedef picker < T > result; 8|{ZcW  
} ; APF`b  
8v2Wi.4T  
下面总的结构就有了: d;p3cW"  
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。 H @k }  
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。 MYvz%7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 t2{(ETV  
至此链式操作完美实现。 -e(<Jd_=  
*5BVL_:~J  
jd ;)8^7K  
七. 问题3 z+;$cfN  
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。 }wn|2K'  
:FC)+OmJ  
template < typename T1, typename T2 > hNZ_= <D!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 53:u6bb;  
  { q6$6:L,<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); d+v| &yN  
} USN'-Ah  
o g9|}E>  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: #&IrCq+  
4y+hr   
template < typename T1, typename T2 > SaF0JPm4z  
struct result_2 _ps4-<ugC  
  { Lf ^ 7|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Y=<ABtertS  
} ; D$)F X(  
"?6*W"N9  
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? G@D;_$a  
这个差事就留给了holder自己。 eWm'eO  
    <:/aiX8  
#UymD-yII  
template < int Order > Z"Hq{?l9  
class holder; 85io %>&0  
template <> 9-m_ e=jk6  
class holder < 1 > ~h8k4eM  
  { ,Aq, f$5V  
public : c/bT5TIEWs  
template < typename T > 6Zw$F3 <  
  struct result_1 u;^H=7R  
  { 2N &B  
  typedef T & result; }])j>E  
} ; V?JmIor  
template < typename T1, typename T2 > Pfvb?Hy  
  struct result_2 E{JTy{z-  
  { M^ WoV }'  
  typedef T1 & result; EB+4]MsD  
} ; bHSoQ \  
template < typename T > 9<CUm"%J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '!Va9m*w7  
  { ~P,Z@|c4  
  return (T & )r; `{"V(YMEV  
} AM!P?${a  
template < typename T1, typename T2 > av(qV$2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^8oN~HLZ  
  { p + JOUW  
  return (T1 & )r1; AX@bM  
} \ :@!rM  
} ; gf9,/m  
Dy. |bUB!f  
template <> %iIr %P?  
class holder < 2 > l@UF-n~[  
  { >/C,1}p[  
public : /P3Pv"r|8]  
template < typename T > :k.>H.8+~  
  struct result_1 DPnrzV )  
  { j y p.2c  
  typedef T & result; DP*V|)  
} ; Sb?v5  
template < typename T1, typename T2 > K~UT@,CS60  
  struct result_2 iuEe#B;!  
  { -y&>&D  
  typedef T2 & result; u^ wG Vg  
} ; 96F+I!qC  
template < typename T > ^JIs:\ g<<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QB* AQ5-  
  { dXt@x8E  
  return (T & )r; yyVJb3n5:!  
} A#~CZQY^$  
template < typename T1, typename T2 > PL\4\dXB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !C' Y 7  
  { Gqar5  
  return (T2 & )r2; K nn<q=';G  
} UG}"OBg/  
} ; =x^IBLHN  
\"K:<+RH  
W-RshZ\  
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> >。 ) { "}bMf  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "NSY=)fV  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 0R+<^6^l)  
I%{D5.du  
return l(i, j) = r(i, j); =snJ+yn!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) bb/A}< zD  
m:;`mBOc3  
  return ( int & )i; k lr1"q7  
  return ( int & )j; ^?0WE   
最后执行i = j; , YE+k`:  
可见,参数被正确的选择了。 ^jo*e,y:  
BXl Y V"  
a! x?Apww  
<m`Os2#  
ap|V}j C  
八. 中期总结 c_ 1.  
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: :(jovse\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 NTM.Vj -_h  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Wc##.qU  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]mO7O+  
gWjz3ob  
|2X+( F Ed  
]'i}}/}u2  
/LCRi  
F,GG>(6c  
九. 简化 QbAEW m  
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。 h7\16j  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )Oj%3  
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: pEGHW;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^zS|O]Tx  
  +-*/&|^等 (TGG?V  
2. 返回引用。 [*=UH* :'N  
  =,各种复合赋值等 h4M>k{  
3. 返回固定类型。 0 s%{m<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2 mvp|< "  
4. 原样返回。 }cy<$=c#E_  
  operator, _3Q8R}  
5. 返回解引用的类型。 9[\$\l  
  operator*(单目) 'F8:|g  
6. 返回地址。 2I~a{:O  
  operator&(单目) \G]vTK3  
7. 下表访问返回类型。 qZ+^ND(I  
  operator[] W(*?rA-PP  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Y5Z<uD  
  operator<<和operator>> z6Yx )qBE<  
O#D N3yu?  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 {D8[pG%z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: V0$:t^^  
qc^qCGy!z  
template < typename Left > ATU]KL!{  
struct value_return !RdubM  
  { O:O +Q!58  
template < typename T > u#34mg..  
  struct result_1 v/7iu*u  
  { F, p~O{ Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; dr7ry"5Zq  
} ; jP"='6Vrw  
)VR/a  
template < typename T1, typename T2 > W\yaovAt  
  struct result_2 >9]i#So^  
  { 4ze4{a^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; L{i|OK^e  
} ; :.EVvuXI  
} ; ZzO.s$  
#v4q:&yKf  
lW YgIpw  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -jsk-,  
Y]t)k9|vv  
下面我们来剥离functor中的operator() 0j|JyS:}G  
首先operator里面的代码全是下面的形式: w!^{Q'/,Q  
Uu3<S  
return l(t) op r(t) DWRq \`P  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) l+8G6?@]>  
return op l(t) !@-g9z  
return op l(t1, t2) .EoLJHL }  
return l(t) op 8klu*  
return l(t1, t2) op )y}W=Q>T  
return l(t)[r(t)] % g*AGu`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o]*#|4-  
}xM >F%  
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: p8MPn>h<  
单目: return f(l(t), r(t)); R~DZY{u+/$  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4ky@rcD1  
双目: return f(l(t)); kFHtZS(  
return f(l(t1, t2)); "Dwaq*L  
下面就是f的实现,以operator/为例 L2 tSKw~  
4!KUPgg  
struct meta_divide OmX(3>:9  
  { eyGY8fF8$  
template < typename T1, typename T2 > u CNi&.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5}t}Wc8  
  { (>\w8]  
  return t1 / t2; o=VDO,eS  
} 7Z<ba^r}  
} ; 6>Szxkz  
>A;9Ee"&  
这个工作可以让宏来做: Os-sYaW  
H|0GRjC  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ AlRng& o~  
template < typename T1, typename T2 > \ IvyBK]{|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `by\@xQ)  
以后可以直接用 tZ ]/?+1G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }[OOkYF#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 zLiFk<G@Xi  
(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。。。) 7R=cxD&  
sh%snLw  
kW@,P.88  
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 qEoa%O  
)N4_SA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #\]:lr{>?4  
class unary_op : public Rettype _*O^|QbM  
  { +5+?)8Ls  
    Left l; n^ AQ!wC  
public : 2& l~8,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} zLxO\R!d  
"NamP\hj  
template < typename T > hkq[xgX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZsPT!l,  
      { t:G67^<3  
      return FuncType::execute(l(t)); C"P40VQoo  
    } O+o1R24JI  
VS lIeZ  
    template < typename T1, typename T2 > #JH#Qg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  !Z'x h +  
      { |h; _r&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); u!As?AD.  
    } D^knN-nZ*  
} ; ,wN>,(  
?m?DAd~ZY  
ljij/C=  
同样还可以申明一个binary_op DhwFD8tT  
U]Vu8$W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [BpIzhy&}  
class binary_op : public Rettype :! h1S`wS  
  { /{';\?w  
    Left l; Tc DkKa  
Right r; f@%H"8w!  
public : L/,W  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C]tHk)<|42  
p<2A4="&  
template < typename T > t@TBx=16  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '@ym-\,  
      { \lnpsf  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Ls#= R  
    } ]iyJ>fC  
=!b<@41  
    template < typename T1, typename T2 > G02(dj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |[ tlR`A$  
      { :1eJc2o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5m`@ 4%)zp  
    } WdGjvs  
} ; ]F5qXF5  
5{Xld,zw  
$Q[a^V~:  
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 3JiJ,<,7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 1Y"[Qs]"mU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) a3wTcp "r  
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。 4Lo8Eue  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! C w<bu|?  
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。。。 .~+I"V{y F  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 d?RKobk  
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) (=d%Bn$6b  
下面是修改过的unary_op <m"yPi3TY  
q^ {Xn-G  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > pv.0!a/M  
class unary_op =gCv`SFW  
  { ZE@!s3\  
Left l; 30(O]@f~  
  2Rc'1sCth-  
public : 6OJ`R.DM`  
$z!o&3c'x  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )p&FDK#ob=  
4}FuoQL  
template < typename T > NJG-~ w  
  struct result_1 ]wg+zOJu]+  
  { 4+t9"SD  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; .u3!%{/v(c  
} ; w z-9+VN6  
#:{Bd8PS  
template < typename T1, typename T2 > O Xy>Tlv  
  struct result_2 36154*q  
  { N#-P}\Q9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qm-G=EX  
} ; x[+t  
#2thg{5  
template < typename T1, typename T2 > B{wx"mK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Iz/o|o]#  
  { 8}3dwr;-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); P;D)5yP092  
} X'4g\)*  
/ c1=`OJ  
template < typename T > Fi+v:L|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bq/*99``  
  { *]Nd I  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7]t$t3I`  
} x | =  
NPws^  
} ; };[~>Mzl  
| I_,;c  
<KF|QE  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug (|_1ku3!  
好啦,现在才真正完美了。 )~1QOl "~  
现在在picker里面就可以这么添加了: &>UI{  
Y/1KvF4)k  
template < typename Right > b !FX]d1~k  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const CQf!<  
  { &ah!g!o3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); p2N;-  
} X/  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 YGP.LR7  
7mipj]  
]sBSLEie '  
c:0nOP  
tG(#&54  
十. bind byl#8=?  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 =B9Ama   
先来分析一下一段例子 1b:3'E.#w  
vA rM.Bu>b  
jm1f,=R  
int foo( int x, int y) { return x - y;} q@K;u[zFK  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 rPoPs@CBD  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 vd Fy}#X  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ?;pw*s1Atz  
我们来写个简单的。 `y5?lS*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ca]+*Eb9z{  
对于函数对象类的版本: R[Q`2ggG  
t|Cp<k]B  
template < typename Func > uGIA4CUm  
struct functor_trait 1!,xB]v1Ri  
  { 3.M<ATe^  
typedef typename Func::result_type result_type; :<ye:P1s  
} ; %|L+~=  
对于无参数函数的版本: m6J7)Wp  
7%C6hEP/*W  
template < typename Ret > <aJdm!6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > T4,dhS|  
  { n?vw|'(}  
typedef Ret result_type; }eUeADbC  
} ; \}SA{)  
对于单参数函数的版本: /t=R~BJu  
)N`a4p  
template < typename Ret, typename V1 > uK6`3lCD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >e y.7YG  
  { Ws"eF0,'Z  
typedef Ret result_type; *I)o Dq3  
} ; GxWA=Xp^~G  
对于双参数函数的版本: =h,6/cs  
[03$*BCq3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ".jY3<bQg  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > r`5[6)+P  
  { +L_!$"I  
typedef Ret result_type; %?K1X^52d  
} ; qdoJIP{  
等等。。。 d;` bX+K  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy InDISl]  
=Nn&$h l  
template < typename Func > t(69gF\"  
struct func_return Fm(~Vt;%u  
  { (R)\  
template < typename T >  PZZTRgVc  
  struct result_1 c,%9Fh?(  
  { /fCj;8T3o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1vlRzkd  
} ; N1rBpt  
YEF|SEon0  
template < typename T1, typename T2 > _:ypPR J  
  struct result_2 R/8>^6  
  { ("(:wYR%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >%jQw.  
} ; d#yb($HAJ  
} ; MxMrLiqU6l  
Lc ,te1  
S-{3'D[Nj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2_@vSwC  
!e?;f=1+E  
template < typename Func, typename aPicker > 8&FnXhZg4  
class binder_1 "Ka2jw,  
  { X]6Hgz66  
Func fn; ,L ;ueAo  
aPicker pk; ~Xi_bTAyAW  
public : K)5'Jp@  
4naL2 Y!  
template < typename T > _,V 9^  
  struct result_1 B WdR~|2  
  { z(]14250  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; k$`~,LJp  
} ; '51DdT U  
`Oz c L  
template < typename T1, typename T2 > TCAtb('D  
  struct result_2 X;JptF^  
  { U X)k;h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %_xRS  
} ; siveqz6h  
4qq+7B  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $]:yc n9l  
FG.MV-G  
template < typename T > +Bk d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 69{^Vfd;Y  
  { 1U[8OM{$  
  return fn(pk(t)); k.nq,  
} +*"u(7AV  
template < typename T1, typename T2 > .6Jo1$+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V_pWf5F  
  { P,y*H_@k  
  return fn(pk(t1, t2)); ^CZ!rOSv  
} QixEMX4<  
} ; }C1&}hZ  
F9rxm  
ssbvuTr  
一目了然不是么? LGx]z.30B  
最后实现bind 4DY\QvW5  
((i%h^tGa;  
+4G]!tV6  
template < typename Func, typename aPicker > w?^qAj(*d  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6t9Q,+nJ  
  { %00KOM:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); PveY8[i  
} -r%4,4  
c@d[HstBJ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A[QUFk(  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 6Yw;@w\  
cVjs-Xf7D%  
十一. phoenix FncK#hZ.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M0[7>N _  
|sd0fTK  
for_each(v.begin(), v.end(), 94bmK V_  
( 4/Ub%t -  
do_ -a:+ h\K  
[ o HqBNTyH  
  cout << _1 <<   " , "  ;0G+>&C8  
] pR6mS fer  
.while_( -- _1), jOL$kiW0  
cout << var( " \n " ) " `rkp=  
) +3]1AJa  
); H_gY)m  
MVdX  
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: $X1T!i[.X  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 8Jnb/A}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5 [{l9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: '?]B ui  
O_%X>Q9  
yhzC 9nTH  
template < typename Cond, typename Actor > .U.Knn  
class do_while &''lOS|  
  { (tQ#('(w  
Cond cd; Pf`HF|NI  
Actor act; o6LeC*  
public :  ~DYUI#x  
template < typename T > i("ok  
  struct result_1 f' |JLhs  
  { TEQs\d  
  typedef int result_type; lYz{# UX}  
} ; m2wGg/F5  
{%g]Ym=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} l /?Jp+]  
jK`b6:#(,  
template < typename T > Z$qLY<aV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xUT]6T0dB  
  { o+{]&V->gN  
  do a<%Ivqni  
    { X@l>mAk  
  act(t); `[) awP  
  } a2J01B  
  while (cd(t)); 3>60_:+Zb  
  return   0 ; ZDHm@,d  
} NP }b   
} ; $tKz|H)  
;+:C  
}>`rf{T  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @smjXeF o  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 WdQR^'b$   
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。 A HnXN%m  
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。 (^h2 'uB  
下面就是产生这个functor的类: AlZ]UGf^  
%UGXgYDz  
`h%(ZG ~  
template < typename Actor > Y3%_IwSJ|  
class do_while_actor %x(||cq  
  { Tj0qq.  
Actor act; u!$+1fI>  
public : 90R z#qrI*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7$"{&T  
4KSZ;fV6/  
template < typename Cond > ;UU`kk  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jtS-nQ|  
} ; F3)w('h9c  
p./9^S  
ngmHiI W  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,3+#?H  
最后,是那个do_ HLYog+?  
 .7GTL  
.J?cV;:`  
class do_while_invoker _]oNbcbt(  
  { =r1-M.*a.M  
public : &k\`!T1  
template < typename Actor > '!\t!@I$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const tk]>\}%  
  { 1}=@';cK*  
  return do_while_actor < Actor > (act); <c; U 0! m  
} 4$~A%JN3  
} do_;  m$XMq  
wk+| }s  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >#u9W'@|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 86 $88`/2  
最后来说说怎么处理break和continue T?lp:~d  
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。 qDlh6W?}k  
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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