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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda wMU}EoGS?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  _!E)a  
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, /Bp5^(s  
^e(*{K;8  
5?XIp6%x  
!Hx[ `3  
  class filler KLCd`vr.xf  
  { i?B(I4a!G  
public : TcOmBKps'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @y(<4kLz  
} ; CC,CKb  
Ms14]M[\  
4Bk9d\z  
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: C(}N*e1  
'yNS(Bg=  
Zx 5Ue#I  
F-PQ`@ZNW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -;j ' =?  
69$gPY'3  
y8$I=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Sq[LwJ  
cA{7*=G?  
J1"16Uu  
}N0v_Nas;v  
二. 战前分析 J3c8WS{:  
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。 tPaNhm[-q7  
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 =_Ip0FfK!  
B;c2gu  
 C^*3nd3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lB*HL C  
  /* --------------------------------------------- */ 2JL\1=k;  
vector < int *> vp( 10 ); l#fwNM/F  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); tFu"h1  
/* --------------------------------------------- */ Qz`v0"'w  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6D/K=-   
/* --------------------------------------------- */ -^$`5Rk  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Cnv?0to2l  
  /* --------------------------------------------- */ ^]X\boWlI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); '?uwUBi  
/* --------------------------------------------- */ q.!<GqSgb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |H ,-V;  
,_z"3B)]  
]i Yp  
#H.DnW  
看了之后,我们可以思考一些问题: A^vvw~!d  
1._1, _2是什么? xP-\)d-.aN  
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。 1fqJtP6  
2._1 = 1是在做什么? %![3?|8~  
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。 N;R I A  
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。 T7?cnK"  
0[.T`tpN'  
a~&euT2  
三. 动工  ,$(a,`s)  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2`U+ !  
"wnN 0 p  
^=[b]*V  
0bl8J5Ar5  
template < typename T > D.*o^{w|  
class assignment GS+Z(,J>=  
  { 74fE%;F  
T value; "ifv1KZ#  
public : C9^C4   
assignment( const T & v) : value(v) {} _*fOn@Vwo  
template < typename T2 > >>%E?'9A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3gs!ojG  
} ; `Jn2(+  
y&6 pc   
Td 5yRN! ?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2x!cblo  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment PnZY%+[I  
#AF.1;(k  
_&e$?hY  
7'.]fs:  
  class holder ^NXxMC( e+  
  { ]h%~'8g,  
public : +;bP.[Z  
template < typename T > B3&C=*y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {ep.So6  
  { )4^Sz&\  
  return assignment < T > (t); S`pBEM  
} `y$@zT?j  
} ; szGGw  
eXi}-~o  
d~#:t~ $,  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: >E9 k5  
YK>?;U+|  
  static holder _1; @:t2mz:^i  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 L~E|c/  
X+QoO=02LR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %+@<T<>J<k  
而不用手动写一个函数对象。 cs?IzIQ  
ET;-'vd  
''H;/&nDX  
',]^Qu`a  
四. 问题分析 p4vX3?&1W  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 <Yn-sH  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 GDYFhH7H  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5xhYOwQBo  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 R5=M{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6"yIk4u:  
Y2$xlqQd"  
五. 问题1:一致性 $S/EINc  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| /YHnt-}v,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q9(Z9$a(\  
BHt9$$Z|  
struct holder @#"6_{!j_X  
  { BMb0Pu 8  
  // g}$B4_sY  
  template < typename T > xwojjiV  
T &   operator ()( const T & r) const oZ>2Tt%  
  { xu.TS  
  return (T & )r; O% 8>siU  
} @3`Pq2<  
} ; %xdyG Al:  
WHcw5_3#  
这样的话assignment也必须相应改动: g`dAj4B  
W1ql[DqE{  
template < typename Left, typename Right > 10CRgrZ  
class assignment H18pVh  
  { t**MthnW  
Left l; w%$J<Z^-?  
Right r; %ZX3:2  
public : Ge1"+:tbJ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6|QIzs<Z-X  
template < typename T2 > AbIYdFXB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } MB+a?u0\  
} ; %7 $X *  
j%i6H1#.Z  
同时,holder的operator=也需要改动: NUh+ &M  
?hKpJA'%  
template < typename T > 03gYl0B  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const * BKIA  
  { |%uy{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |eK^Yhym  
} wQYW5X  
l:*.0Tj  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 -'T^gEd) c  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 C?g<P0h  
>dnDN3x  
return l(rhs) = r; uOPLJ?%  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 /L=Y8tDt  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: as"@E>a  
@b{$s  
template < typename Tp > \S>GtlQbn  
class constant_t d$y?py  
  { 4P?@NJp  
  const Tp t; bJ]blnH  
public : B1TWOl?d{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} B?9"Ztb  
template < typename T > M=4`^.Ocm  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const T!-ly7-`  
  { 3*N0oc^m  
  return t; 3x>Y  
} f1 `E-  
} ; Z<#h$XUA  
Lc0=5]D   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;Qidf}:  
下面就可以修改holder的operator=了 =lL)g"x X  
Tr, zV  
template < typename T > 3[<D"0#},  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 's$/-AV  
  { F!P,%Jm I<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *hh iIiog+  
} xXCsJ9]  
ne%(`XY{Q]  
同时也要修改assignment的operator() 0F6~S   
Gm=e;X;r  
template < typename T2 > \ lK `  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } G,6 i!M  
现在代码看起来就很一致了。 )B"E+Q'h{7  
t c{Qd&"(  
六. 问题2:链式操作 av~kF  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 cXK.^@du  
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。 p MR4]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。 " :V@AT  
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。 WTu!/J<\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct dte-2?%~j  
f |NXibmP  
template < typename T > ,,G'Zur7  
struct result_1 s3=sl WY=  
  { r ?z}TtDp  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _z>%h>L|g  
} ; )gV @6w  
?L6wky{  
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: 7h`t-6<!q  
Xt!wO W  
template < typename T > `o21f{1]X&  
struct   ref )1f.=QZN^;  
  { T-Yb|@4  
typedef T & reference; bd[iD?epD]  
} ; [Xww`OUsh  
template < typename T > 3e1%G#fu  
struct   ref < T &> [^gb6W9Y  
  { &;U F,  
typedef T & reference; p,14'HS%@  
} ; I7W?}bR*6  
v.c.5@%%o  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *S'?u_Y7  
a0 's6C  
template < typename T > 4)Ew rU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q oEZ>  
  { "8E=*2fcw  
  return l(t) = r(t); =.qPjp_Qd  
} G$2Pny<!  
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。 9/{ 8Y&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,_ @) IN  
Uurpho_~  
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 h{^MdYJ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {Rn*)D9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @_?Uowc8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zKThM#.Wa  
最后的布局是: jWso'K  
                Add y0'WB`hNQ  
              /   \ dRUmC H  
            Divide   5 H ahA} Q  
            /   \ !w/]V{9`X  
          _1     3 P>Ru  
似乎一切都解决了?不。 ;8w CQ  
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。 |}@teN^J*U  
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。 bVr`a*EM  
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: lU.aDmy<  
|(uo@-U  
template < typename Right > V-18~+F~"a  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const K6,d{n  
Right & rt) const !8tqYY?>@\  
  { IiV]lxiE]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QT4vjz+|  
} 6t gq.XL^n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &:~9'-O  
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。 /*G bl  
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。 z6fY_LL  
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。 yF-`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。 # S0N`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? pL: r\Y:R  
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: <3x:nH @  
0 > QqsQ  
template < class Action > 9{%/I   
class picker : public Action [-^xw1:  
  { ;X+cS,h  
public : O7p=|F"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,M :j5  
  // all the operator overloaded p{&o{+c  
} ; ]+>Kl>@  
0CI\Yd=  
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。 xu@xP5GB^  
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: WA5.qw  
#-l+c u{  
template < typename Right > rj/nn)vv;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #;h> x  
  { ]2_=(N\Kt  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q)5V3Q]@^  
} TXqtE("BDl  
!E^\)=E)P  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > XE#$|Z  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ycf)*0k  
2B+qS'OT  
template < typename T >   struct picker_maker hLT?aQLx  
  { H%{k.#O  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :bkmm,%O  
} ; 7_J0[C!G  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }/jWa |)f  
  { mNJCV8 <  
typedef picker < T > result; N w/it*f  
} ; .]N`]3$=  
"O_)~u  
下面总的结构就有了: 0iKAg  
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。 3~Ll<8fv  
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?6TDZ]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 l!:L<B  
至此链式操作完美实现。 | g"K7XfM4  
ED>P>Gg  
ADA}_|O  
七. 问题3 W9S6 SO^\  
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。 .u]d5z BR  
8_M"lU0[  
template < typename T1, typename T2 > Q~`{^fo1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P!lfk:M^;  
  { KLjvPT\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |{MXDx  
} V/RV,K1/  
NMzq10M=6  
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: PoLk{{l3  
:.(A,  
template < typename T1, typename T2 > Z7k ku:9  
struct result_2 r-a0XNS*  
  { %8>0;ktU  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; t(}g;O-  
} ; s0DT1s&  
'f8'|o)  
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? ;_0frX  
这个差事就留给了holder自己。 c7nbHJi  
    LtV,djk  
At&kW3(  
template < int Order > ,lVQ-qw5  
class holder; ,x?Jrcx~'C  
template <> < Yc)F.:  
class holder < 1 > -8v:eyc  
  { VFKFO9  
public : D58RHgY[  
template < typename T > J|([(  
  struct result_1 H%0WD_  
  { yi2F#o 'K  
  typedef T & result; N|/gwcKe  
} ; E@-5L9eJ\  
template < typename T1, typename T2 > *77Y$X##k  
  struct result_2 q9c-UQB(!  
  { Lz!H@)-mr  
  typedef T1 & result; h+Y>\Cxg  
} ; EXR6Vb,  
template < typename T > u(8dsg R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Hk$do`H-=Y  
  { UK)wV  
  return (T & )r; Uy?X-"UR  
} ^?|d< J:{  
template < typename T1, typename T2 > f/"IC;<~t>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const FytGg[#]  
  { 2 ]n4)vv,  
  return (T1 & )r1; WA.c.{w\  
} t ;fJ`.  
} ; %AA -G  
5Ha(i [d  
template <> V 7D<'!  
class holder < 2 > *;Z a))  
  { uUe#+[bD  
public : %CqG/ol  
template < typename T > _|#P~Ft  
  struct result_1 m= %KaRI  
  { +o35${  
  typedef T & result; !Z0S@]C  
} ; bD?gwhAKA  
template < typename T1, typename T2 > 8t |?b  
  struct result_2 !vuun |  
  { 6XnUs1O  
  typedef T2 & result; o\fPZ`p-m~  
} ; #}Bv/`t  
template < typename T > ;@O8y\@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ml/K~H tN  
  { r4 qs!(  
  return (T & )r; QHd|cg  
} =F_j})O5  
template < typename T1, typename T2 > Ox@$ }  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !E,|EdIr  
  { 7/K'nA  
  return (T2 & )r2; w }8=sw  
} l9 n$cv^  
} ; F2Gg_u@7M  
N|8^S  
XANJA  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 3ouo4tf$H.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )JU`Z @?8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: h!tg+9%  
"![KQ  
return l(i, j) = r(i, j); ZgmK~iJ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ygd*zy9  
%&J`mq  
  return ( int & )i; ry+|gCZ  
  return ( int & )j; _>^Y0C[?5  
最后执行i = j; BM5)SgK  
可见,参数被正确的选择了。 ~+PKWs'}F  
lB7/oa1]>  
pp2 Jy{\d  
rddn"~lm1  
v!=e]w6{  
八. 中期总结 Z1p%6f`  
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: 5!jt^i]O  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 D0L s~qr  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Ga` 8oY+~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bPMf='F{r  
SQN{/")T  
D'Uc?2X,&  
SCjVzvG$yg  
2o 7o~r  
BF"eVKA  
九. 简化 M >i *e  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 u3DFgl3-7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 g@ ]1H41  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: d <zD@ z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 BWr!K5w>i  
  +-*/&|^等 B)dd6R>8  
2. 返回引用。 S+?*l4QK  
  =,各种复合赋值等 |BO5<`&I  
3. 返回固定类型。 >b~Q%{1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !Nbi&^k B  
4. 原样返回。 `.wgRUhFH;  
  operator, w1 A-_  
5. 返回解引用的类型。 `:2np{  
  operator*(单目) kjr q;j:  
6. 返回地址。 0|{":i_s  
  operator&(单目) 1uz K(j8w  
7. 下表访问返回类型。 )-1$y+s>  
  operator[] T,B%iZgCh  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 QRF:6bAxsL  
  operator<<和operator>> #nKGU"$+  
5U*${  
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。 G$~hAZ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Y"dTm;&  
k1LbWR1%wB  
template < typename Left > hJX;/~L  
struct value_return % QaWg2Y=  
  { 9gZS )MZ  
template < typename T > !_?HSDAj"n  
  struct result_1 X*e:MRw[  
  { ) urUa E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :]* =f].  
} ; OQDx82E  
fL gHQ  
template < typename T1, typename T2 > YT@N$kOg_  
  struct result_2 ]ij:>O@{$  
  { uuy0fQQ8ti  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; - @KT#  
} ; j92+kq>Xd  
} ; 3>^B%qg6  
7K!n'dAi6  
HBw0 N?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }~#qDrK  
s3~6[T?8  
下面我们来剥离functor中的operator() V_9\Ax'X  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @VsK7Eo  
RC!T1o~L  
return l(t) op r(t) 6X$\:>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) XLm@, A[  
return op l(t) " j:15m5  
return op l(t1, t2) _$v$v$74^  
return l(t) op [U7r>&  
return l(t1, t2) op DyQvk  
return l(t)[r(t)] 1z3I^gI*i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] l_(4CimOZ  
|D8c=c%  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: O^R ^Aw  
单目: return f(l(t), r(t)); 8)J,jh9q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "||G`%aO+t  
双目: return f(l(t)); Z3iX^  
return f(l(t1, t2)); ;;LiZlf  
下面就是f的实现,以operator/为例 aQ)g7C  
~>}7+p ?;  
struct meta_divide Ll^9,G"Tt  
  { <a2Kc '  
template < typename T1, typename T2 > PU\@^)$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Ki3 wqY  
  { 92*Y( >  
  return t1 / t2; MO79FNH2\  
} %5 <t3 H"  
} ; 2f 9%HX(5  
yF^)H{yx  
这个工作可以让宏来做: 5}_,rF?cX  
td2bL4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ q -^Z=,<  
template < typename T1, typename T2 > \ }5"19 Go?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; T9gQq 7(l  
以后可以直接用 iLFhm4.PO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xCm`g {  
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 AdRt\H<  
(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。。。) |CjdmQ u  
3. g-V  
j<i: rk|  
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 VHU,G+ms  
Rs 0Gqx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .eDI ZX  
class unary_op : public Rettype &E!-~'|z  
  { B 6,X)  
    Left l; Q__1QUu  
public : 7me1 :}4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} R<1[hH9"o  
/?:]f  
template < typename T > p5=VGKp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \"A~ks~  
      { 'gz@UE1  
      return FuncType::execute(l(t)); @nF#\  
    } _ "[O=h:  
]F,v#6qi  
    template < typename T1, typename T2 > LD}ZuCp!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O.P:~  
      { $e![^I]`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %:.00F([r  
    } a7l-kG=R;  
} ; Hd=!  
-ID!kZx  
n15lX,FI  
同样还可以申明一个binary_op C Eb .?B  
O7T wM Yh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &k {1N.  
class binary_op : public Rettype Yy8%vDdJO  
  { jQ Of+ZE  
    Left l; ^2um.`8  
Right r; `LCxxpHi|  
public : _6Fj&mw(u  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }U7 ><I  
.;9I:YB$  
template < typename T > M7n|Z{?(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1)wzSEV@  
      { dg42K`E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); nc%ly *  
    } c- ^\YSDMN  
o@G <[X|ke  
    template < typename T1, typename T2 > _&6&sp<n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d[I}+%{[  
      { m/W)IG>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %y;Cgo[  
    } F>A&L8  
} ; d/:zO4v3  
Wtwh.\Jba  
|7l*  
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 rF5O?<(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 AW:WDNQh8n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) mEe JK3D[  
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。 R%N&Y~zH  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! d.uJ}=|  
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。。。 O hcPlr  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |^E# cI  
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) U GJ# "9  
下面是修改过的unary_op q#N8IUN}4  
ro4 XA1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > KBo/GBD]|  
class unary_op -kd_gbnr3  
  { p<3^= 8Y$  
Left l; j5;eSL@ /  
  hE>i~:~R  
public : S_B;m1  
htGk:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} y2eeE CS]  
f ^f{tOX  
template < typename T > n.$wW =  
  struct result_1 C.$`HGv  
  { nAJ<@a  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <w d+cPZQr  
} ; kiFTx &gf  
sX,oJIt  
template < typename T1, typename T2 > QeVM9br)m  
  struct result_2 ?gMxGH:B.&  
  { v='h  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4#m"t?6!  
} ; vxzOG?Xc:  
\^+=vO;A  
template < typename T1, typename T2 > 2*K _RMr~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +;Jb)8  
  { :n&n"`D~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7u Q-:n  
} NK+iLXC  
j6KGri  
template < typename T > $z~sN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f|1GlUA{t  
  { NQ@."8  
  return OpClass::execute(lt(t)); T)ra>r<#  
} J34lu{'if  
 CKv [E  
} ; 8*^Q#;^~99  
F? kW{,*  
T&=1IoOg  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug #eT{?_wM  
好啦,现在才真正完美了。 &Q[Y&vNn  
现在在picker里面就可以这么添加了: dkC[Jt  
do9@6[{Sv  
template < typename Right > 0 ej!!WP  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Fss7xP'  
  { u"\HBbBx  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;w,g|=RQ  
} f`?Y+nu}  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ]kuMzTH  
L s=2!  
ozbu|9 +v  
v(\kSlJ  
^t=Hl  
十. bind c"3 a,&  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 fRe$}KX  
先来分析一下一段例子 0k5;Qf6A  
sW B;?7P  
)} y1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !'No5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 vb-L "S?kC  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $g55wGF  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 n; 0bVVMV  
我们来写个简单的。 Wm nsD!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: mB.kV Ve0  
对于函数对象类的版本: xGq,hCQHV  
H/p<lp  
template < typename Func > xoD5z<<  
struct functor_trait e}?#vTRI}  
  { 8]Xwj].^C  
typedef typename Func::result_type result_type; G l=dL<F  
} ; `7P4O   
对于无参数函数的版本: L\8 tqy.  
~\c]!%)o  
template < typename Ret > qTnfiYG}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > X 5LI  
  { z./M^7v?  
typedef Ret result_type; ;6I{7[  
} ; \Clz#k8l1  
对于单参数函数的版本: 0sq1SHI{  
`J^J_s  
template < typename Ret, typename V1 > 9KVeFl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =j 6amk-  
  { sAIL+O  
typedef Ret result_type; 6|m1z  
} ; x[3kCa|4A  
对于双参数函数的版本: -Rhxib|<  
>+=)Q,|R  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Dcq\1V.e`W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `wI<LTzXS  
  { +d6/*}ht  
typedef Ret result_type; Pq~"`-h7:  
} ; .9WJ/RKZ\D  
等等。。。 UK2Y<\vD  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy x"~F=jT  
DNdwMSwp  
template < typename Func > #F.;N<a  
struct func_return >De\2gbJ  
  { y@J]busU  
template < typename T > lcij}-z:%e  
  struct result_1 3ryIXC\v  
  { 2>#Pt^R:C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wHk4BWg-  
} ; MN|y5w}$u  
lDNB0Ad  
template < typename T1, typename T2 > @c{=:kg5  
  struct result_2 VkT8l4($X<  
  { o(w1!spA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %O;"Z`I  
} ; Z mF}pa,gd  
} ; O,ZvV3  
%-|Po:6  
X&h4A4#P  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 w*r.QzCu,5  
I+w3It  
template < typename Func, typename aPicker > |HJdpY>Uu  
class binder_1 `~[zIq:}7  
  { Deq~"  
Func fn; A?q[C4-BO,  
aPicker pk; A0yRA+  
public : }%[TJ@R;  
B5u0 6O  
template < typename T > =M)>w4-  
  struct result_1 l/`<iG%  
  { h{S';/=8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Eu\&}n`i  
} ; @#1k+tSA,  
)H#Hs<)Qy  
template < typename T1, typename T2 > Er Ji  
  struct result_2 ' eO 4h^  
  { &}VGC=F;d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~Rk%M$E9  
} ; ;14[)t$  
tt,MO)8 VD  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} FZz\z p  
BD[XP`[{  
template < typename T > Yva^JB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (1%u`#5n-N  
  { /sH3Rk.>  
  return fn(pk(t)); &@c=$+#C  
} e//28=OH  
template < typename T1, typename T2 > vL{~?vq6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +q"d=   
  { afv? z  
  return fn(pk(t1, t2)); =;0#F&  
} s%>>E!Qi_  
} ; HQK%Y2S  
gAC}  
!E,$@mvd  
一目了然不是么? B cd6 ~  
最后实现bind g1JD8~a  
NTuS(7m  
BQmg$N,F  
template < typename Func, typename aPicker > zht^gOs  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) U2=5Nt5  
  { wt[MzpRP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %F9% t  
} zFqH)/  
&4sUi K"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 y. @7aT5  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 (EIdw\  
9`i=kp  
十一. phoenix s<H0ka@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: RtGETiA\b  
'N)&;ADx-G  
for_each(v.begin(), v.end(), cfMj^*I  
( uI@:\Rss  
do_ FEw51a+V  
[ 5Jd&3pO  
  cout << _1 <<   " , " FAJ\9  
] 4\x'$G  
.while_( -- _1), :Sk0?WU  
cout << var( " \n " ) rJ]iJ0[I  
) R8F[ 7&(  
); Y2!OJuyGc  
j?29_Az  
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: C,hs!v6  
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 uJA8PfbD  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 cBBc^SR  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /$'tO3  
1Z6<W~,1OM  
"'p:M,:  
template < typename Cond, typename Actor > nV,qC .z  
class do_while =Bi>$Ly  
  { ]8*g%  
Cond cd; +'2Mj|d@p  
Actor act; gpVZZ:~  
public : Yvs)H'n=  
template < typename T > *oL?R2#7  
  struct result_1 f}0(qN/G  
  { d3_aFs Q  
  typedef int result_type; 9e^[5D=L  
} ; [!,&A{.!  
c<wsWs 4V  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} r#JE7uneT  
)9 5&-Hs  
template < typename T > {'E%SIRZ)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1T!b# x4  
  { 2HoTj|  
  do tm@&f  
    { m"<0sqD;  
  act(t); fQ=Yf?b  
  } E#v}//  
  while (cd(t)); z4b2t}  
  return   0 ; rQ(Aj  
} 3ox%1x NA  
} ; I!dA{INN  
CO%7^}xSE,  
GL_YT.(!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). T=(/n=  
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。 t,M _  
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。 *BH*   
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。 X#'DS&{  
下面就是产生这个functor的类: L/_h5Q:'W  
F$ShhZgi  
V$VqYy9 *  
template < typename Actor > ?>cx; "xF  
class do_while_actor LdwWB `L  
  { I?uU }NK  
Actor act; %%)"W n#`  
public : >0DQ<@ot:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} t,#7F$t  
jOa . h  
template < typename Cond > D+P(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; N9tH0  
} ; x2=Bu#Y  
x^Q:U1  
P}29wrIZ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 bGOOC?[UX  
最后,是那个do_ /W1!mih  
t6m3lq{  
?1*Ka  
class do_while_invoker 0_q8t!<xJw  
  { y^zII5|s  
public : =e](eA;  
template < typename Actor > h:-ZXIv?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &a5UQ>  
  { O;z:?  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1fm4:xHH  
} r/}q=J.  
} do_; >h1 3i@`r  
1K?RA*aj  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? C]414Ibi  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %V71W3>6WS  
最后来说说怎么处理break和continue !TvNT}4Z  
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。 H )hO/1 m  
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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