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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >rd#,r  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 hq=;ZI  
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, wMW<lT=;  
0g?)j-  
:$k*y%Z*N&  
hne@I1  
  class filler N:lfKI  
  { {kpF etXt?  
public : ]fM|cN8(zM  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;{ifLI0#  
} ; s)1-xA{'.  
:PO./IBX  
= lo.LFV  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 6("_}9ZOc  
`Lr], >aG  
/|?$C7%a\D  
h&0zR#t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); A=<7*E  
2HeX( rB  
&,&+p0CSI!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |:eTo<  
< z<>E1ZLI  
M"3"6U/e  
=[( 34#  
二. 战前分析 ,H]%4@]|o  
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。 S/]\GG{  
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 gb_Y]U  
Z8SwW<{ $  
 2v{WX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FLi'}C  
  /* --------------------------------------------- */ &A0OYV3i.  
vector < int *> vp( 10 ); CHgip&(.F  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Nr4}x7  
/* --------------------------------------------- */ #V>R#Oh}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); P 9?cp{*  
/* --------------------------------------------- */ y[_k/.1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *9'3 `^l  
  /* --------------------------------------------- */ K%z!#RyJ4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); K\K& K~Z  
/* --------------------------------------------- */ Hyb(.hlZh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2K}49*  
w!f2~j~  
&;@L] o  
"jL>P )  
看了之后,我们可以思考一些问题: _Y; TS1u  
1._1, _2是什么? tV)CDA&Z  
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。 zgb$@JC  
2._1 = 1是在做什么? '_c/CNs  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 'z$N{p40m  
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。 7+HK_wNi  
$TIeeTB  
v=llg ^  
三. 动工 @v)Z>xv  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Gx C+lqH#  
[^hW>O=@TN  
xM jn=\}  
@| z _&E  
template < typename T > ~c)&9'  
class assignment 26j<>>2  
  { M$K%e  
T value; (`.# n3{  
public : pD{OB  
assignment( const T & v) : value(v) {} }* :3]  
template < typename T2 > j`_S%E%X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @A,8 >0+  
} ; sfXFh  
ZM<6yj"f  
P $`1}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 J^7m?mA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Dz}i-tw+  
[ws _ g,/  
&N} "4  
e9LX0=  
  class holder ~` tuPk~l  
  { w#.3na  
public : "to!&@I| 4  
template < typename T > {nmG/dn {  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const # -'A =j  
  { MLDzWZ~}ef  
  return assignment < T > (t); =KPmZ,/w  
} a#p+.)Wm  
} ; ,.)wCZ,wca  
Z)rW>I  
_(m72o0g>>  
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: Pe%[d[ k  
|1@O>GG  
  static holder _1; j,YrM?Xdo  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 tT]@yo|?e/  
!#0)`4O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j<^!"_G]*?  
而不用手动写一个函数对象。 u({^8: AYu  
.<m]j;|6  
Zl>SeTjB-  
2C S9v  
四. 问题分析 un "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。 LK'(OZ  
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。 L.;b( bFe  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "tyRnUP  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 iYXD }l;r  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 m212 gc0u  
vXKL<  
五. 问题1:一致性 "c%wq 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?| WDc[+Xyw  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 XFhH+4#]  
E1QJ^]MG.  
struct holder LW1 4 'A}  
  { "VaWZ*  
  // =4_}.  
  template < typename T > 0+\725DJ  
T &   operator ()( const T & r) const gPMR,TU  
  { 88?bUA3]  
  return (T & )r; #0AyC.\  
} )\+Imn  
} ; fJ}e  
ucl001EK  
这样的话assignment也必须相应改动: x;vfmgty  
<'=!f6Wh  
template < typename Left, typename Right > 971=OEyq*  
class assignment \,;glY=M!  
  { NO5k1/-  
Left l; n.+*_c8k  
Right r; @<W` w  
public : Iy)1(upM  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Jh+;+"  
template < typename T2 > 24wDnDyh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } pm O9mWq   
} ; W?Z>g"  
(;fJXgj.  
同时,holder的operator=也需要改动: !8 @yi"n  
P>_O :xD  
template < typename T > 2Bt/co-~4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const yi8vD~aA[  
  { i#:To |\u  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _9BL7W $;  
} czRBuo+k+  
9B~&d(Bm  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ZA=J`- >k  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 h2Q'5G  
I"&cr>\  
return l(rhs) = r; {\>4)TA  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 KS_+R@3Z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &N.pW=%,N  
;0eVE  
template < typename Tp > 8~!E.u9w  
class constant_t uyX % &r  
  { ?8 }pZ_j  
  const Tp t; aR2N,<Cp5  
public : x}2nn)fdZ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} NDRD PD  
template < typename T > |lhnCShw  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (MXy\b<  
  { Oti;wf G7o  
  return t; 89 d%P J0  
} xh;gAh5n  
} ; W'6DwV|  
jI,[(Z>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %; &lVIU0  
下面就可以修改holder的operator=了 &S="]*Z  
HQ+{9Z8 ?5  
template < typename T > L;:|bVH  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const her>L3G-E  
  { fTEZ@#p  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Mnranhe>G  
} hp -|a  
!w7/G  
同时也要修改assignment的operator() -aT-<+?s  
|?KYY0  
template < typename T2 > D:k< , {  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } K qJE?caw  
现在代码看起来就很一致了。 kw59`z Es  
,X/j6\VBO  
六. 问题2:链式操作 -#I]/7^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 GkOk.9Y,5  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Pz50etJ  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 LB@<Q.b,U  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 N+.Nu= +i2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct feX o"J  
-O &>HA  
template < typename T > ]fb@>1 jp  
struct result_1 TX5??o  
  { &wi+)d  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; j+3\I>  
} ; rQzdHA  
!v2/sq$G  
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: `GE8?UO-  
RrxbsG1HP  
template < typename T > ,|c;x1|O  
struct   ref qz- tXc ,  
  { M XW1 :  
typedef T & reference; h`U-{VIrqi  
} ; 7bYwh8  
template < typename T > R\cx-h*  
struct   ref < T &> nHRsr x  
  { {5VJprTbv  
typedef T & reference; +1#oVl!  
} ; *Y8 5ev q  
09 McUR@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1*A^v  
bF9.k  
template < typename T > &Sb)a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bR3Crz(9G  
  { i).Vu}W#S  
  return l(t) = r(t); x((u  
} #;99vwc  
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。 gy?uk~p  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 F7' MoH  
{zZ)JWM<w  
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 = V')}f~C  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: '-myOM7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6}Y==GP t  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 nql1I<I  
最后的布局是: -f?  
                Add n U=  
              /   \ Lvt3S .l  
            Divide   5 ok6t| 7sq  
            /   \ Gt{%O>P8t  
          _1     3 {_tq6ja-<  
似乎一切都解决了?不。 :Y Ls]JI<  
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。 Wx}-H/t'2  
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$ T}3IV  
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: Qz=e'H  
4wv0~T$;x  
template < typename Right > X:t?'41m\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =zH)R0!eG  
Right & rt) const F u5zj\0J  
  { cQ$[Ba  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~;6^n  
} WCY._H>|   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0vEQgx>  
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。 qbQdx Kk  
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。 .0,G4k/yv  
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。 tJ\v>s-f  
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。 <c5g-*V:  
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? ADF<5#I  
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: Wlg1t~1=  
zvGncjMkC  
template < class Action > 5222"yn"c  
class picker : public Action 7 2i&-`&4  
  { 1 jLQij  
public : L_ T+KaQCH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |;:Kn*0/]  
  // all the operator overloaded :CqR1_n%  
} ; "%Ief4  
w15a~\Qu  
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。 J:)ml  
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: i<$?rB!i<1  
3w>1R>7  
template < typename Right > C/ VHzV%q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const gcI<bY  
  { {oAD;m`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N G vb]  
} 3rMi:*?  
7[ n |3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #'@@P6o5  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 2f{p$YIt  
]w,|WZm  
template < typename T >   struct picker_maker 16N |  
  { 7}NvO"u  
typedef picker < constant_t < T >   > result; S@[NKY  
} ; >mtwXmI  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Zqf ovG  
  { F<iV;+  
typedef picker < T > result; N`d%4)|{  
} ; _s<BXj  
'A3*[e|OS  
下面总的结构就有了: n4B uM R  
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。 ,Y| ;V  
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,+3(C  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 yD$d^/:  
至此链式操作完美实现。 'Sgz\ =K  
CXuMNa  
9]T61Z{OW1  
七. 问题3 %jx<<hW  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ci+a jON  
>`[+24e  
template < typename T1, typename T2 > #zgO_ H  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Mig l  
  { DD  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,+Ocb-*  
} 3=?,Dv0P  
7k%!D"6_R  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: )x?)v#k  
W@z xGH$z>  
template < typename T1, typename T2 > 2^=.f?_YR  
struct result_2 `tuGy}S2  
  { U)iBeYW:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .i )n1  
} ; 0,&] 2YJ  
Jq"3xj   
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? YADXXQ"  
这个差事就留给了holder自己。 xEq?[M  
    O`!XW8  
ml)\RL  
template < int Order > sUQ Q/F6  
class holder; ,* \s  
template <> T tWzjt  
class holder < 1 >  6cjCn  
  { *q\>DE=7  
public : f8UJ3vB  
template < typename T > 6~>h;wC  
  struct result_1 2B)1 tP  
  { > Xij+tt{  
  typedef T & result; Hj1?c,mo4  
} ; A|4 3W =  
template < typename T1, typename T2 > eNH9`Aa  
  struct result_2 #}Xsi&:XU  
  { Y~*aA&D  
  typedef T1 & result; *2.h*y'u  
} ; ]R!YRu  
template < typename T > 6wbH{}\ll  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wi%ls8F  
  { LOG>x!  
  return (T & )r; 8 .K; 2  
} Wwr  
template < typename T1, typename T2 > 1fM`n5?"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const eHIcfp@&  
  { r}(mjC"o  
  return (T1 & )r1; xh#pw2v7V  
} p/l">d]+  
} ; p)z#%BY56  
oLq N  
template <> '6g-]rE[  
class holder < 2 > lu+KfKa  
  { j B1ZF#  
public : Yi[MoYe/K  
template < typename T > 6f t6;*,  
  struct result_1 >Y\?v-^~;  
  { OwNo$b]h`  
  typedef T & result; j0Cj&x%qF}  
} ; O0_RW`69  
template < typename T1, typename T2 > t.\Pn4  
  struct result_2 eR`Q7]j] -  
  { 48 0M|^  
  typedef T2 & result; amX1idHo^  
} ; &sYxe:H  
template < typename T > x TH3g^E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }7xcHVO8-  
  { <dVJV?i;  
  return (T & )r; Wl+spWqW  
} k=d0%} `M(  
template < typename T1, typename T2 > %\}5u[V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'mm>E  
  { #_K<-m%9  
  return (T2 & )r2; K3WaBcm  
} _7qa~7?f  
} ; RE D@|[Qh  
H4T~Kv  
19[!9ci  
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> >。 +%WW8OX   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8^_e>q*W  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: mH\2XG8nV  
2}* 8( 32  
return l(i, j) = r(i, j); .A_R6~::  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @SaxM4  
4b, +;  
  return ( int & )i; oIj -Y`92!  
  return ( int & )j; E="uDHw+  
最后执行i = j; EDh-pK  
可见,参数被正确的选择了。 3Of!Ykf=  
9%"\s2T  
\~Ml<3Zd:  
XIdC1%pr;  
CvEIcm=t  
八. 中期总结 > sQ&5-i  
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: O(e!Vx{t!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 M)Z!W3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Lp4F1H2t-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor lOe|]pQ.,  
P*U^,Jh<  
IGly x'\_  
;i/? fw[h  
ZSD7%gE<D  
KDV.ZSF7  
九. 简化 a0PU&o1EF  
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。 \[)SK`cwd  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .yD 6$!6  
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: l]Ym)QP  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5j0 Ib>\  
  +-*/&|^等 !h<O c!9  
2. 返回引用。 }s6Veosl  
  =,各种复合赋值等 |YV> #l  
3. 返回固定类型。 OQKc_z'"  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,q7FK z{  
4. 原样返回。 Zu>-y#Bw  
  operator, ;KEie@Ry  
5. 返回解引用的类型。 k\dPF@~Hvl  
  operator*(单目) :qAX9T'{t  
6. 返回地址。 I36%oA  
  operator&(单目) O?"uM>r  
7. 下表访问返回类型。 xD~r Q$6sI  
  operator[] ~Je40vO[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .Y8P6_  
  operator<<和operator>> T{-gbo`Yji  
1,]FLsuy  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 W!Hn`T   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: bGy|T*@  
nG{o$v_|  
template < typename Left > CPeu="[  
struct value_return &@BAVc z  
  { WU@_aw[  
template < typename T > c5 AaUza  
  struct result_1 TXf60{:f  
  { Z5*(xony0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -AolW+Y  
} ; y9LO;{(  
M&gi$Qs[E  
template < typename T1, typename T2 > /eXiWasQ  
  struct result_2 WSv%Rxr8L  
  {  s_+.xIZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; F;kKn:XL  
} ; )`ixT)   
} ; VN\VTSZh?\  
rl$"~/ oz  
^,5%fl  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #`K{vj  
PX2b(fR8_O  
下面我们来剥离functor中的operator() iWFtb)3B  
首先operator里面的代码全是下面的形式: h+Yd \k  
`_i|\}tl  
return l(t) op r(t) 5ug|crX  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) j(K)CHH  
return op l(t) FU J<gqL  
return op l(t1, t2) rwio>4=  
return l(t) op L%<]gJtrO  
return l(t1, t2) op ZJF+./vN  
return l(t)[r(t)] mE>{K  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] F#RNm5  
x2r.4  
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: W\5 -Yg(@  
单目: return f(l(t), r(t)); mpVD;)?JmM  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); G`Z<a  
双目: return f(l(t)); wPu.hVz  
return f(l(t1, t2)); v;Q*0%~  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;(;~yB|NZ5  
Doq}UWp  
struct meta_divide KhX)maQ  
  { j{2 0  
template < typename T1, typename T2 > Dv` "3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }aI>dHL  
  { P/^@t+KC  
  return t1 / t2; HY?#r]Ryt  
} oOAkwc%)b  
} ; v0=v1G*rvJ  
c#1kg@q@  
这个工作可以让宏来做: (!J;g|58  
^8]7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :F#^Q%-IS  
template < typename T1, typename T2 > \ Q-#<{' (  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #h U4gX,  
以后可以直接用 \.p; 4V&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) LHu  
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 +Wy`X5v  
(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。。。) |:4?K*w",  
B!8X?8D  
8faT@J'e;  
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 $ <C",&  
!<VP[%2L~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2Ub-ufkU  
class unary_op : public Rettype +RR6gAma}<  
  {  98^7pa  
    Left l; @]8flb )T  
public : BA@M>j6d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *:"60fkoU  
/vi Ic %=  
template < typename T > ~Cw7.NA{3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kng=v~)N'  
      { o"z;k3(i$7  
      return FuncType::execute(l(t)); S')DAx  
    } hA1B C3  
6#K.n&=*  
    template < typename T1, typename T2 > {<gX~./]c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e{Vn{.i,5  
      { IMM sOl  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); xfC$u`e=  
    } >.9V`m|  
} ; L;L_$hu)  
}R5EuR m\  
2EN}"Du]mj  
同样还可以申明一个binary_op Ui9;rh$1eU  
<SOG?Lh~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,{msJyacmR  
class binary_op : public Rettype d)D!np=  
  { ,`!lZ| U  
    Left l; 02tN=}Cj)  
Right r; @qjN>PH~  
public : %6^nb'l'C  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Qb%; |li  
hNkv lk'Ui  
template < typename T > PVdN)tG5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~)>.%`v&  
      { ZGI<L  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?p 4iXHE  
    } V>E7!LIn.  
c&wiTvRV  
    template < typename T1, typename T2 > &`vThs[x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kTT%< e  
      { !+z^VcV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); HkhZB^_V  
    } LjW32>B  
} ; +|8.ymvm  
,L~aa?Nb-  
8y_(Iu|:  
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 r|\{!;7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -e_TJA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 61&{I>~1  
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。 7IkEud  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ht>/7.p]  
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。。。 $]}K;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;#IrHR*Bk  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) K7(k_4  
下面是修改过的unary_op Jg{K!P|i  
Y"KJ`Rx  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > W?P4oKsql*  
class unary_op 4${3e Sg_  
  { DTo"{!  
Left l; w L>*WLfR  
  +%Kk zdS'  
public : #Z `Tk)u/  
omy3<6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} iyr8*L\  
99By.+~pX  
template < typename T > )\2KDXc  
  struct result_1 /38I (0  
  { V lO^0r^z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; FV aC8Kw  
} ; QHUFS{G ]  
'NfsAE  
template < typename T1, typename T2 > 'W54 T  
  struct result_2 F`(;@LO  
  { vkR ~nIp  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {%^4%Eco  
} ; !;[cJbqnh  
qxHn+O!h  
template < typename T1, typename T2 > m?Cb^WgcF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _?'W30Dg  
  { )^4Ljb1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); pr4y*!|Y$  
} v3t<rv  
KU0Ad);e  
template < typename T > I!u=.[5zdC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &0|Z FXPd  
  { 1uG)U)y/Q  
  return OpClass::execute(lt(t)); #r?[@aJ  
} P ecZuv  
UGgo;e  
} ; KC2Z@  
fz|_c*&64  
fGs\R]  
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 sMUpkU-  
好啦,现在才真正完美了。 7F~gA74h  
现在在picker里面就可以这么添加了: c~OPH 0,  
/kRCCs8t}  
template < typename Right > 52Dgul  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5A|d hw   
  { #Hu# #x|  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0YfmAF$/B  
} kX}sDvP3  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 *mWl=J;u  
gN[t  
rLmc(-q  
~!7x45( 1#  
]>k8v6*=  
十. bind ycOnPTh  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 #<sK3PT  
先来分析一下一段例子 !T ,=kh  
@.}Y'`9L  
/%p ~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _zzNF93Bn  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !?+0O]`}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Xc" %-  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 8No'8(dPX  
我们来写个简单的。 `Eu,SvkFw  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: kv+^U^WoU  
对于函数对象类的版本: Lw(tO0b2H  
}opMf6`w  
template < typename Func > \{~CO{II  
struct functor_trait d=uGB"  
  { C|w<mryx  
typedef typename Func::result_type result_type; H`URJ8k$Q  
} ; 4/mz>eK"  
对于无参数函数的版本: Ya!e8 3-r  
cwtlOg  
template < typename Ret > (0`w.n  
struct functor_trait < Ret ( * )() > B|$o.$5  
  { kdV9F  
typedef Ret result_type; CRNi*u  
} ; uW#s;1H.)  
对于单参数函数的版本: hm0A%Js  
I} +up,B]o  
template < typename Ret, typename V1 > YTY(Et1i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > jA^Dk$  
  { !io1~GpKS  
typedef Ret result_type; ;C:|m7|  
} ; 59W~bWHCP  
对于双参数函数的版本: t# y,9>6  
 6Bcr.`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }oSgx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Eaxsg  
  { I\c7V~^hnG  
typedef Ret result_type; ONy\/lu|  
} ; E.ji;5  
等等。。。 &N6[*7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy BtKor6ba  
;PU'"MeB "  
template < typename Func > _FcTY5."S  
struct func_return UHU ,zgM  
  { ZUS5z+o  
template < typename T > xaoR\H  
  struct result_1 (&r` l&0  
  { [UC_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Iu`S0#+  
} ; En\q. 3 5  
^q& |7Ou-  
template < typename T1, typename T2 > v#<{Y' K  
  struct result_2 xVX:kDX  
  { 7I&o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; IO=$+c  
} ; $_TS]~y4}  
} ; mT UoFXX[  
&=n/h5e0t&  
%xQ'i4`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 r7R.dD /.  
=_m3 ~=Z  
template < typename Func, typename aPicker > }BL7P-km  
class binder_1 cZ)mp`^n7  
  { &nI>`Q'  
Func fn; PeqW+Q.  
aPicker pk; 3tJfh=r=1  
public : !~R<Il|B  
!.t D.(XP  
template < typename T > 74:~F)BP  
  struct result_1 rKFnivGT  
  { Y3(MKq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; BKb#\(95*  
} ; $U9]v5  
JsuI&v  
template < typename T1, typename T2 > .QZjJ9pvK  
  struct result_2 yE,qLiH  
  { >$- YNZA   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4cPZGZ{U  
} ; q 165S  
tK/,U =+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /je $+  
Rf>)#hn%  
template < typename T > Xy!NBh7I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V.qH&FJ=l  
  { ~I;x_0iY4  
  return fn(pk(t)); -Q JPJ.  
} v7KBYN  
template < typename T1, typename T2 > {7]maOg>7J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pmWy:0R  
  { v@q&B|0  
  return fn(pk(t1, t2)); .|hsn6i/-  
} |W=-/~X  
} ; -vT{D$&1  
 8 zlvzp  
/d:hW4}<}.  
一目了然不是么? o 7tUv"Rs  
最后实现bind _Z9 d.-  
.s,04xW\  
}d>.Nj#zh  
template < typename Func, typename aPicker > QKq4kAaJ!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |%ZJN{!R  
  { wuYak"KX  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &QW&K  
} _6r[msH"  
9s[   
2个以上参数的bind可以同理实现。 0!ZaR 6  
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。 &p_iAMn:9  
n^l*oEl  
十一. phoenix 6m(? (6+;K  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _,aFQ^]'9  
P!IA;i  
for_each(v.begin(), v.end(), QKts-b[3  
( 4u%AZ<-C}m  
do_ +75"Q:I  
[ .[1 f$  
  cout << _1 <<   " , " D&ua A-;s  
] &S 66M2  
.while_( -- _1), aQ\SV0PI  
cout << var( " \n " ) +>*=~R  
) oQm XKV+[v  
); r nr-wUW@  
mTWd+mx  
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: -=gI_wLbM  
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 %W7%]Z@j  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v^s?=9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 0|j44e }  
G"-V6CA[  
D86F5HT}}  
template < typename Cond, typename Actor > nw`rH*  
class do_while YsVKdh  
  { e Ru5/y~  
Cond cd; HK<S|6B7V  
Actor act; u pUJF`3  
public : {^N,$,Ab.  
template < typename T > O#18a,o@  
  struct result_1 &g23tT#P?  
  { WoGnJ0N q  
  typedef int result_type; ?6&G:Uz/  
} ; KGo^>us  
8,[ *BgeX  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .JB1#&B +  
F*Hovxez  
template < typename T > <X4f2z{T{@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H!X*29nX  
  { W5Pur lu?  
  do HpIi-Es7C  
    { ILH[q>  
  act(t); 8N9,HNBT$  
  } mk!8>XvM  
  while (cd(t)); w42{)S"  
  return   0 ; SC4jKm2  
} sH2xkUp  
} ; XP%_|Q2X  
7_qsVhh]$E  
~Y*.cGA  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). CL7 /J[TS  
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。 ;y@zvec4  
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。 kJOZ;X=9/  
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。 m,q)lbRl  
下面就是产生这个functor的类: N5=}0s]e  
OGJrwl  
+MaEet  
template < typename Actor > GeB&S!F  
class do_while_actor  ?f'`b<o  
  { Hmhsb2`\  
Actor act; Y:m8UnT  
public : z2,NWmP|w  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $yj*n;  
2 V\hG?<  
template < typename Cond > Ti0kfjhX7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !.O[@A\.-  
} ; K,|3?CjS  
GIpYx`mHi  
y&8`NS#_p?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -@#],s7  
最后,是那个do_ xy!E_CuC$  
t5K#nRd Z:  
,Fkq/h  
class do_while_invoker #`%S[)RT  
  { A=|a!N/  
public : P(8 uL|^  
template < typename Actor > |P|2E~[r  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const mr#.uhd.z  
  { Vb JE zl  
  return do_while_actor < Actor > (act); { 6qxg_{  
} :PY8)39@K  
} do_; 9 4lt?|3=  
<im}R9eJ1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #>lbpw  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ( )ldn?v  
最后来说说怎么处理break和continue lnjs{`^  
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。 "10\y{`v^  
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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