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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda df/7u}>9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 HC"yC;_  
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, dJ~Occ1~r  
zuF]E+  
RtEx WTc  
U"Y/PBs,  
  class filler f]2;s#cu  
  { :\^jIKvZ  
public : #-l+c u{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} tUGF8?& G  
} ; bL|$\'S  
$<L@B|}F)  
Ob]J!.  
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: ycf)*0k  
N w/it*f  
PB~ r7O]  
- x;xQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $Qxy@vU  
sYB2{w   
y s[z[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2_TFc2d  
/)sP<WPQ 6  
i"mQ  
7@&kPh}PG  
二. 战前分析 BW ux!  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 orAr3`AR3  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 `chD*@76I  
JD9=gBN\?  
B &3sV+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7tne/Yz  
  /* --------------------------------------------- */ N|/gwcKe  
vector < int *> vp( 10 ); X2{Aa T*M  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); FM|3'a-z  
/* --------------------------------------------- */ fr}.#~{5Y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6#ktw)e  
/* --------------------------------------------- */ _>_ "cKS  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); M^G9t*I  
  /* --------------------------------------------- */ 3mL(xpT.8z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); FytGg[#]  
/* --------------------------------------------- */ |W}D_2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "`h.8=-  
mZ.gS1Dq  
E&)o.l<h|  
(px3o'lsh  
看了之后,我们可以思考一些问题: f`8?]@y{  
1._1, _2是什么? VO /b&%  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 2'Raj'2S4  
2._1 = 1是在做什么? (0Jr<16si$  
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。 6XnUs1O  
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。 EAE#AB-A  
qHPinxewx  
[7  t  
三. 动工 k#Qjm9V  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: M~)iiKw~MY  
A,c_ME+DVB  
Z A}!Rzo  
$QwzL/a  
template < typename T > -b34Wz(  
class assignment yM7FR);  
  { B_C."{G  
T value; .=) *Qx+  
public : g!i45]6[Nw  
assignment( const T & v) : value(v) {} Nh !U  
template < typename T2 > +~7[T/v+n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } h;mOfF  
} ; TQOJN  
h7S; 4]  
L!fIAd`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ga` 8oY+~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 21] K7  
q?8#D  
hTPvt  
:u2tu60&MJ  
  class holder oWggh3eXk  
  { \aN5:Yy  
public : )&-n-m@E  
template < typename T > |BO5<`&I  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const W k"_lJ  
  { r l;Y7l  
  return assignment < T > (t); ;a[3RqmKW  
} xscR Bx  
} ; S<5.}cR  
@@}muW>;T  
#nKGU"$+  
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: c~6ywuq+M`  
,S?:lQuK5  
  static holder _1; hJX;/~L  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 lxBcO/  
. :(gg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ) urUa E  
而不用手动写一个函数对象。 8:]5H}H i  
-CPLgT  
Z#K0a'  
MN>U jFA  
四. 问题分析 luz,z( v  
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。 {s?hXB  
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。 'NnmLM(oh  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 fJi?~[5<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 K81&BVx/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 W#^p%?8pR  
8 ;=?Lw?  
五. 问题1:一致性 0JhUncx  
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?| vY,]f^F"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l_(4CimOZ  
QFhQfn  
struct holder n>%TIoY  
  { Z3iX^  
  // /jOug>s  
  template < typename T > ry4:i4/[  
T &   operator ()( const T & r) const ~s[Yu!(  
  { ?\a';@h  
  return (T & )r; EtcXzq>w  
} d UiS0Qs}  
} ; u?8e>a  
E8We2T[^M  
这样的话assignment也必须相应改动: 'RCX6TKBnR  
bvo }b-]E  
template < typename Left, typename Right > ' @j8tK  
class assignment d.NB@[?*  
  { a#,lf9M  
Left l; %W$?*Tm  
Right r; J_XbtCmt  
public : q5~fU$ ,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;[-y>qU0  
template < typename T2 > 3a,7lTUuB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } U,$^| Iz  
} ; Pe7% 9  
4buzx&  
同时,holder的operator=也需要改动: BP@Lhii  
_ "[O=h:  
template < typename T > L|w}#|-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const f.u[!T  
  { zMN4cBL9m  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _l.kbfp@  
} [Uu!:SZ  
<}Rr C#uiA  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Q,xKi|$r  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *AN2&>Y  
`]g}M,  
return l(rhs) = r; LgS.%Mn  
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。 xBMhk9b^0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: dD"o~iEC  
:. a}pgh  
template < typename Tp > _}wy|T&7k&  
class constant_t *Z"(K\1TH  
  { FA;uu\  
  const Tp t; *1;}c z  
public : fmj-&6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Yv jRJ  
template < typename T > w`J s "_\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const R%N&Y~zH  
  { iw^(3FcP@C  
  return t; QA&BNG  
} Y r^C+Oyg  
} ; C/Dc1sj  
`7zNVYur8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 v-@xO&<  
下面就可以修改holder的operator=了 u%=M4|7  
#b4Pn`[   
template < typename T > )/F1,&/N`e  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Pz1[ b$%  
  { QeVM9br)m  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Vee`q.  
} :kDHwYv$  
\^+=vO;A  
同时也要修改assignment的operator() w%[ `'_[  
z`D;8x2b  
template < typename T2 > L.z`>1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } L 59q\_|  
现在代码看起来就很一致了。 5M2G ;o  
Svo gvn  
六. 问题2:链式操作 3%<xM/#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Y&k6Xhuao  
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。 ;$\d^i{N  
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[Jd1T  
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。 Z\d7dbv  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $b/oiy!=|3  
{%5tqF  
template < typename T > el*C8TWlw  
struct result_1 Y.qlY3iBp  
  { dM(}1%2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 47xJ(yO  
} ; v(\kSlJ  
8qfg=mu+ %  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: *1}'ZEaJ  
EwcN$Ma  
template < typename T > m1X0stFRs"  
struct   ref vb-L "S?kC  
  { R)"Y 40nW  
typedef T & reference; 37wm[ Z  
} ; 0.-2FHc9L  
template < typename T > ~B%=g)w  
struct   ref < T &> `<h}Ygo>k/  
  { WKFmU0RK  
typedef T & reference; # k1%}k=  
} ; 8Vj]whE  
L\8 tqy.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Eoug/we  
XX5 ):1  
template < typename T > 7CzZHkTg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const >8~+[e  
  { ` RUr/|S  
  return l(t) = r(t); O&=?,zLO[  
} y(B~)T~e@  
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。 }*m:zD@8$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 C26PQGo#$  
R/M:~h~F!  
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=$y_9#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: m& DDz+g  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :<w3.(Z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 UK2Y<\vD  
最后的布局是: h3D8eR.  
                Add P$Y< g/s 4  
              /   \ zPU& }7  
            Divide   5 12aAO|]/~  
            /   \ W{l+_a{/9  
          _1     3 2As 4}  
似乎一切都解决了?不。 EN()dCQHr  
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。 ho2o/>Ef3  
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。 ~wIVw}  
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: iLn)Z0<\o  
dRyK'Xr  
template < typename Right > v8,+|+3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const I+w3It  
Right & rt) const A5tY4?|  
  { ^q@.yL  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  "/6(  
} Qv,|*bf  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;VM/Cxgep  
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。 T5&jpP`M  
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。 `!DrB08A  
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。 e|+U7=CK  
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。 ' eO 4h^  
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? *'vX:n&t  
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: 8HdmG{7.  
ox] LlRK  
template < class Action > G5E03xvL  
class picker : public Action \&]'GsfF  
  { 3k5OYUk  
public : I)V2cOrXM  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D|,d_W  
  // all the operator overloaded *nluK  
} ; HQK%Y2S  
*f$mSI=  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 MftW^7W-  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: BS>|M}G)r  
\f1r/e(G|  
template < typename Right > <g5Bt wo%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %F9% t  
  { 2J^6(vk  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j./3)  
} li8l+5d q  
S3i%7f^C?N  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > BHOxwW{  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 cfMj^*I  
NwoBM6 #  
template < typename T >   struct picker_maker Fd2Eq&:en$  
  { ! ]&a/$U  
typedef picker < constant_t < T >   > result; THWT\3~,  
} ; {N[IjY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Gn #5zx#l  
  { ?ah-x""Y  
typedef picker < T > result; ;hJTJMA6/6  
} ; &OK(6o2m;  
*L%HH@] %_  
下面总的结构就有了: `QXO+'j4  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 rV)mcfw:Z  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 f ySzZ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *oL?R2#7  
至此链式操作完美实现。 {3lsDU4  
z 3fS+x:E{  
ZwB< {?  
七. 问题3 H C(Vu  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 3)88B"E  
GK .^Gd  
template < typename T1, typename T2 > c.dk4v%Y5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g= ~Y\$&  
  { y iO!ZT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^\ A[^' 9  
} DXBc 7J  
1AQVj]#S  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: m0QE S  
|a4cER.'2^  
template < typename T1, typename T2 > h?R{5?RxK  
struct result_2 H xs'VK*  
  { uzg(C#sp  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Su?e\7aj  
} ; 5{Q5?M]  
E@ J/_l;  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 7]W6\Z  
这个差事就留给了holder自己。 2?P H||  
    X-LCIT|1  
Q2yD4>qy  
template < int Order > v+Eub;m   
class holder; Ha~F&H|"O  
template <> W*S}^6ZT`  
class holder < 1 > Ln:6@Ok)5%  
  { A12EUr5$  
public : ypU-/}Cf,  
template < typename T > -yOwX2Wv5;  
  struct result_1 =mR~\R( I  
  { T_R2BBT v  
  typedef T & result; G0#<SJ,)  
} ; P.bxq50  
template < typename T1, typename T2 > {uUV(FzF6  
  struct result_2 @$}Ct  
  { P5Lb)9_Jw  
  typedef T1 & result; 1lo. X_  
} ; 88Nx/:#Y*  
template < typename T > &Va="HNKt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yY[9\!  
  { srPczVG*  
  return (T & )r; IiU\}<O  
} ;w/@_!~  
template < typename T1, typename T2 > R2Es~T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WwsH7X)  
  { 5(zdM)Y7  
  return (T1 & )r1; Az7 ] qb  
} [)+wke9  
} ; BG|m5f  
U$yy7}g  
template <> mT:NC'b<9  
class holder < 2 > YMN=1Zuj?  
  { s$%t2UaV  
public : 0$A^ .M;  
template < typename T > nw4 I<Q  
  struct result_1 apOXcZ   
  { (> W \Nf  
  typedef T & result; cY5w,.Q/!  
} ; "uli~ {IU  
template < typename T1, typename T2 > t4iD<{4  
  struct result_2 4#CHX^De  
  { (C;Q<  
  typedef T2 & result; /#WvC;B  
} ; \q($8<  
template < typename T > 6r|=^3{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O 1D|T"@  
  {  TZ63=m  
  return (T & )r; hK,a8%KnFA  
} mC0_rN^Aj  
template < typename T1, typename T2 > #c!rx%8I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +Xp1=2Mq  
  { Ur]/kij  
  return (T2 & )r2; M8V c5  
} h@E7wp1'~  
} ; qA;Gl"HF  
Esu {c9,  
Gx %=&O  
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> >。 pd B\D  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: U_(>eVi7F  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <'~m1l#2  
^ *"fC  
return l(i, j) = r(i, j); qK a}O*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Q !;syJBb.  
n?.;*:  
  return ( int & )i; &bW,N  
  return ( int & )j; (c(F1=K  
最后执行i = j; g[O?wH-a  
可见,参数被正确的选择了。 $] We|  
,r~+ 9i0N  
</{Zb.  
qh~bX i!  
2bNOn%!  
八. 中期总结 dT|f<E/P  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: V.P<>~W  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 f1MRmp-f'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |#@7$#j  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor b&U1^{(  
\v Ajg  
/l*v *tl  
I9S;t _Z<  
R+M=)Z  
.>B'oD  
九. 简化 8%7%[WC#  
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。 x%}D+2ro-t  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !4vb{AH  
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: S/'0czDMW  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 R |c=I }@F  
  +-*/&|^等 _RbfyyaN  
2. 返回引用。 m^D'p  
  =,各种复合赋值等 %#x4wi  
3. 返回固定类型。 r<UVO$N  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) b/'bhE=  
4. 原样返回。 q-JTGCFl  
  operator, VsQ|t/|#  
5. 返回解引用的类型。 kv:9Fm\$  
  operator*(单目) rwF$aR>9  
6. 返回地址。 a: "1LnvR  
  operator&(单目) 3f7zW3F  
7. 下表访问返回类型。 ra$:ibLN  
  operator[] +Q5 O$8i  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9F/I",EA  
  operator<<和operator>> aA`eKy) \  
D\Ak-$kJ^  
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。 [3m\~JtS  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #fuUAbU0X  
<Vhd4c  
template < typename Left > {"ST hTZ  
struct value_return tIuM9D{P  
  { 9M96$i`P  
template < typename T > s6 yvq#:  
  struct result_1 yfG;OnkZ  
  { V:n0BlZ,B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >. |({;n9  
} ; -n _Y.~  
is<:}z  
template < typename T1, typename T2 > j 6qtR$l|  
  struct result_2 [b++bCH3  
  { 5|H;%T 3_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8M5)fDu*?  
} ; hfwJZ\_60  
} ; ;+hh|NiQ  
u[GZ~L  
C>Ik ;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {T4_Xn-I  
)d3 09O  
下面我们来剥离functor中的operator() xs"i_se  
首先operator里面的代码全是下面的形式: zj`c%9N+  
'm`O34h  
return l(t) op r(t) C[^VM$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !<w6j-S  
return op l(t) _^<vp  
return op l(t1, t2) aq?bI:>8  
return l(t) op zIc6L3w$  
return l(t1, t2) op 6N@=*0kh-  
return l(t)[r(t)] YgEd%Z%4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?_]Y8f  
>k @t.PeoV  
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: c&D+=   
单目: return f(l(t), r(t)); QYA4C1h'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e@hPb$7  
双目: return f(l(t)); C >OeULD  
return f(l(t1, t2)); HYl+xH'.j  
下面就是f的实现,以operator/为例 Q=Q+*oog  
:V9Q<B^  
struct meta_divide r9f- C  
  { nDkG}Jk B!  
template < typename T1, typename T2 > \%r#>8c8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \KV.lG!  
  { R&uPoY,f  
  return t1 / t2; W 8<QgpV*  
} Zl5DlRuw  
} ; P}6#s'07~  
5zS%F: 3  
这个工作可以让宏来做: LsR<r1KDJ  
Gr({30"8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ r,eH7&P9{  
template < typename T1, typename T2 > \ i?_Q@uA~<:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; RrLiH>  
以后可以直接用 {r&r^!K;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <@7j37,R7V  
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##q)D f?  
(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。。。) &Hw:65O  
WGV]O|  
CQ!D{o=  
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 @#wG)TA  
@.e4~qz\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6?"Gj}|r  
class unary_op : public Rettype Xp;'Wa"@  
  { }5EH67  
    Left l; r[E#JHw  
public : ['(qeS@5O  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} xgOt%7sb  
>u%Bn \G  
template < typename T > nR%w5oe  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;4+z~7Je]^  
      { o5],c9R9b  
      return FuncType::execute(l(t)); SP0ueAa}  
    } P'$2%P$8:~  
L <  
    template < typename T1, typename T2 > Fkv284,LM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lh+7z>1  
      {  ^Oj^7.T+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); i{g~u<DH)Q  
    } _bh$ t  
} ; *o=Z~U9z  
N#J8 4i;ry  
}T%E;m-  
同样还可以申明一个binary_op @sR/l;  
N]BH67<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tm;\m!^X{  
class binary_op : public Rettype k]4CN  
  { Xk^<}Ep)c  
    Left l; sVO|Ghy65  
Right r; ?zo7.R-Vac  
public : USE!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <{V{2V#  
dn5t7D^ x  
template < typename T > 0l(G7Ju  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wC1) \ld  
      { r*7J#M /  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); P@etT8|V  
    } b^Do[o}5  
<95*z @  
    template < typename T1, typename T2 > ~N2 [j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q|.0Ja  
      { ZB}zT9JaE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); iA2TvP#  
    } <.|]%7  
} ; ]{-ib:f~  
5t-(MY  
J@N q  
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 _h B7;N3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 o<S(ODOfi  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) btf]~YN  
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。 Jl) Q #  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! e58tf3  
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。。。 U,9=&"e b  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]T<RC\o  
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) e=6C0fr  
下面是修改过的unary_op 9&4z4@on  
Cp-p7g0wlg  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > w##$SaTI  
class unary_op CwzDkr&QC_  
  { ~EhM"go  
Left l; NSh~O!pX  
  DTV"~>@  
public : bq}o#d5p-_  
]\%u9,b%!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} c(S66lp  
 cCy*?P@  
template < typename T > <yE d'Z  
  struct result_1 _$qH\>se  
  { v+2t;PJd2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; NHz hGg]  
} ; ,dk!hm u  
bu r0?q  
template < typename T1, typename T2 > |NWo.j>4-  
  struct result_2 .37Jrh0Iv  
  { |rk4,NG.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q6>%1~?  
} ; eN ]9=Y~-K  
Hk|wO:7Be  
template < typename T1, typename T2 > +dSO?Y]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6<C|O-  
  { ],ISWb  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4Q(GX.5  
} uY|-: =  
zH+a*R  
template < typename T > io(Rb\#"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /q>1X!Z  
  { &,~Oi(SX5  
  return OpClass::execute(lt(t)); jAb R[QR1%  
} 3rw<#t;v  
=?g B@vS  
} ; S U$U  
Z |CL:)h  
#Rcb iV*M  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug wLz@u$u?  
好啦,现在才真正完美了。 =5m~rJ< {  
现在在picker里面就可以这么添加了: +&h<:/ V  
f& >[$zh  
template < typename Right > ?#P@N4Uw}y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &;Jg2f%.  
  { m<uBRI*I  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \bPSy0  
} fC$(l@O?  
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。 YRm6~c  
q t!0#z8  
V*w~Sr%  
E2~&GkU.UN  
.8EaFEd  
十. bind z->[:)c  
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。 (TJ )Y7E  
先来分析一下一段例子 f,}9~r #  
H!yqIh  
V*1hoC#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (!B1} 5"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 S)$iHBx{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 85GU~.  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 \=NS@_t,  
我们来写个简单的。 :sL?jGk\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 14 Toi  
对于函数对象类的版本: T@)|0M  
FLzC kzJ:6  
template < typename Func > LaCVI  
struct functor_trait /pS Y~*  
  { }5qpiS"V9  
typedef typename Func::result_type result_type; gONybz6]  
} ; >j$y@"+  
对于无参数函数的版本: +zf[Im%E  
}lP'bu  
template < typename Ret > MGU%"7i'}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }a?(}{z-  
  { %ot4$ eY  
typedef Ret result_type; U1^3 &N8  
} ; #Li6RSeW  
对于单参数函数的版本: !xxdC  
@zGz8IF  
template < typename Ret, typename V1 > {GP#/5$=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *'ffMnSZ  
  { 1@W*fVn  
typedef Ret result_type; DP5}q"l  
} ; zz_(*0,Qcr  
对于双参数函数的版本: O.Xhi+  
L }L"BY3$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > f5o##ia7:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > nc/F@HCB  
  { +ko-oZ7V  
typedef Ret result_type; KqhE=2,  
} ; thK4@C|X4  
等等。。。 ,|G~PC8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy p%ZOLoc)Y  
M>_ U9g  
template < typename Func > N,ysv/zq7  
struct func_return z=1N}l~|*  
  { # ; 3v4P  
template < typename T > c>.=;'2  
  struct result_1 M>g%wg7Ah  
  { eB2a1<S&@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m4~>n(  
} ; e.VR9O]G  
4RyQ^vL  
template < typename T1, typename T2 > YE;Tpji  
  struct result_2 sX[k}=HCK  
  { ag{cm'.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Bm4fdf#A]  
} ; ![Ll$L r  
} ; !>,XK!)  
'9XSz?  
JS2h/Y$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #,B+&SK{  
ni~1)"U.  
template < typename Func, typename aPicker > `RHhc{  
class binder_1 A3eus  
  { `/RcE.5n\@  
Func fn; w 21g&  
aPicker pk; @5tGI U;1  
public : HA`q U  
/ei(Q'pc[  
template < typename T > UiQF4Uc"  
  struct result_1 hF`Qs  
  { witx_r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~ya@ YP]';  
} ; hOj(*7__  
;Q\MH t*  
template < typename T1, typename T2 > {n 4W3  
  struct result_2 `"h[Xb#A`b  
  { [ ~:wS@%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X[J?  
} ; 1w}D fI  
Lhmb= @  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @FaK/lKK  
@&9, 0 x  
template < typename T > 6rBP,\m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R "qt}4m  
  { OJT%?P%@{  
  return fn(pk(t));  Uu0  
} ;D|g5$OE&  
template < typename T1, typename T2 > WwF2Ry^a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pSdtAv  
  { a_(T9pr  
  return fn(pk(t1, t2)); Wa<SYJ  
} 5bo')^xa  
} ; ukc<yc].+?  
w`X0^<Fv  
OQ+kOE&  
一目了然不是么? Vo9Fl Yj  
最后实现bind +oiuulA  
1 Ay.^f  
!BR@"%hx  
template < typename Func, typename aPicker > !-tVt D  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Yq%r\[%*  
  { 86 W.z6  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); gFnJDR  
} t]+h.  
BrsBB"<o,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 gP?.io 9Oi  
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。 K%YR; )5A  
@VnK/5opS  
十一. phoenix s}?QA cC  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7*@BCu6  
G3gEL)b*  
for_each(v.begin(), v.end(), I]Vkaf I>(  
( R@2*Lgxz~  
do_ ;& zBNj  
[ LuWY}ste  
  cout << _1 <<   " , " /H*n(d  
] {$'oKJy*  
.while_( -- _1), $`_xP1bUT  
cout << var( " \n " ) ?, cI!c`  
) P.kf|,8 L  
); Z + )<FX  
YT<(2u#Ng  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: f&? 8fB8{  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor x n}HB  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <4%PT2R  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Q`BB@E  
/}=cv>S5V  
]%[.>mR  
template < typename Cond, typename Actor > #z9@x}p5g  
class do_while *zWf8X  
  { teJY*)d  
Cond cd; J pKCux  
Actor act; .>@]Im  
public : ^']*UD;  
template < typename T > ^Kn:T`vB  
  struct result_1 &\<?7Qj3U|  
  { z`Xc] cPi  
  typedef int result_type; J;Eg"8x]  
} ; R^Y _i  
|/;X -+f8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >{#QS"J#  
89J7hnJC  
template < typename T > ^Dys#^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {\ J%i|u  
  { N@R?<a  
  do 5Pd^Sew  
    { _+. )8   
  act(t); g I4Rku  
  } #)( D_*  
  while (cd(t)); S3?U-R^`  
  return   0 ; {Zf 9} !qF  
} ^q/_D%]C  
} ; SHN'$f0Mb  
DQ= /Jr~  
-PskUl'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Ypw:Vp  
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。 %Su,  
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。 qp2&Z8S\D  
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。 2g%p9-MO]I  
下面就是产生这个functor的类: U )J/so)  
2Z*^)ZQB  
GqD_6cdh  
template < typename Actor > iKEHwm  
class do_while_actor v)rQ4 wD:  
  { Pe?b# G  
Actor act; =\i{dj  
public : 2q%vd =T  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }Z8DVTpX}  
L] !M1\  
template < typename Cond > d`4F  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; P6u%-#  
} ; Q ;$NDYV1  
Ae>:i7.V  
)cYbE1=u8>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 fb D  
最后,是那个do_ OQh4 MN#$  
t(=Z@9)]4F  
}TwSSF|}3  
class do_while_invoker 31~Rs?~f(  
  { =x} p>#o,J  
public : Gw?$.@L'I6  
template < typename Actor > R![4|FR  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Jn)DZv8?  
  { MUvgmJsN  
  return do_while_actor < Actor > (act); Yo[Pu< zR  
}  g\=e86  
} do_; 3Tz~DdB  
[ .c'22R6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? btWvoKO*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ::2(pgH  
最后来说说怎么处理break和continue #wfb-`,5&9  
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。 ~=Q Tv8  
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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