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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Qz9*o  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 kZJ.G  
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, |)+; d  
N;.}g*_+}  
i{5,mS&  
"*N=aHsj  
  class filler Y1Sfhs )  
  { T~JE.Y3B3  
public : 1@vlbgLr@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /`vn/X^?^  
} ; F3pBk)>a\  
">hOD'PG  
b%"Lwqdr7  
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: b$k|D)_|  
Cp[ NVmN  
j& ~`wGM  
6|AD]/t^K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); YH^h ?s  
mH\eJ  
'mR9Uqq\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 eV)'@ 8p  
QM 'Db`B  
E0-<-w3'  
:$gR >.`  
二. 战前分析 w] =q>p  
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。 }Rx`uRx\  
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 Ln C5"  
%?WR 9}KU0  
F,'rW:{HMt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1@L|EFa  
  /* --------------------------------------------- */ :d,]BB  
vector < int *> vp( 10 ); /yn%0Wish  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); W]U}, g8Z  
/* --------------------------------------------- */ @Wb_Sz4`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2qkZ B0[  
/* --------------------------------------------- */ o2 vBY]Tj  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !Ey=  
  /* --------------------------------------------- */ ^qP}/H[QT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 32KL~32Y  
/* --------------------------------------------- */ UoSzxL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); i9 Tq h  
W`2Xn?g  
Y&JK*d  
n13#}i {tm  
看了之后,我们可以思考一些问题: +'f+0T\)  
1._1, _2是什么? -IF3'VG  
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。 nnol)|C{5Y  
2._1 = 1是在做什么? dqu+-43I|  
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。 * c1)x  
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。 Y!C8@B$MR3  
4>I >y@^  
_I1:|y  
三. 动工 A;\1`_i0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: quGv q"Y>  
ejjL>'G/|%  
1#m'u5L  
B=p6p f  
template < typename T > q }'ww  
class assignment mtunD;_Dek  
  { 2MQ XtK  
T value; G &LOjd 2  
public : S pqbr@j  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^}PG*h|  
template < typename T2 > ~Y.I;EPKt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1q7Y,whp  
} ; 9z0G0QW[  
7u|X . X  
Z|k>)pv@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 t5"g9`AL  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment UG5AF Z\  
i3[%]_eP.  
lNwqWOWy  
T1YCld  
  class holder m2|%AD  
  { 6 J B"qd  
public : pSC\[%K  
template < typename T > #FNSE*Y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const o,D7$WzL  
  { 6";ew:Ih^  
  return assignment < T > (t); !Yi2g -(  
} ?Xq"Q^o4#e  
} ; 9>I&Z8J$M  
(O@fgBM  
uZ/XI {/  
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: g;n6hXq4  
kQt#^pO)  
  static holder _1; rT mVHt  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 r|,_qNrw  
4v?}K   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  'K7m!y  
而不用手动写一个函数对象。 9z9\pXFQ  
&Fg|52  
j2GTo~muq  
rQb=/@-  
四. 问题分析 \fD)|   
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。 5HqvSfq>?  
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。 !CGpE=V  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Z&![W@m@0N  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 A6Vb'Gqv{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 S8Ec.]T   
9(AY7]6  
五. 问题1:一致性 `$oy4lDKQ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ^1mnw@04  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =euMOs  
o0}kRL  
struct holder 6a!b20IZh  
  { ,%X"Caz  
  // LuE0Hb"S8  
  template < typename T > 9 7Ua,  
T &   operator ()( const T & r) const #M5pQ&yZy  
  { kIwq%c;  
  return (T & )r; &ra2(S45  
} F>lM[Lu#  
} ; 7RZ HU+  
5 !Ho[  
这样的话assignment也必须相应改动: !+V."*]l  
a9N$I@bi]  
template < typename Left, typename Right > zc.r&(d  
class assignment 8quH#IhB  
  { #Y%(CI  
Left l; ?[!_f$50]P  
Right r; %)#yMMhR  
public : >z|bQW#2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zb,YYE1  
template < typename T2 > i[4t`v'Dk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @=NTr  
} ; G vTA/zA  
"~:P-]`G  
同时,holder的operator=也需要改动: JH+uBZh6  
>v'@p  
template < typename T > j^)=<+Q;=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *bl|[(pP  
  { 6c[Slq!KA  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ZU68\cL  
} 8O| w(z  
=v(&qh9Q2  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 HXb^K  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 k!0vpps  
E|"QYsi.Ck  
return l(rhs) = r; 9 Eqv^0u  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 <El!,UBq<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: qE*hUzA  
Txa 2`2t7  
template < typename Tp > 1deK}5'  
class constant_t UXPF"}S2  
  { OIY  
  const Tp t; gHox>r6.A  
public : cXIuGvE&=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f#&@Vl(i&  
template < typename T > ~sVbg$]\G  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^5q}M'  
  { ;-quK%VO!  
  return t; >>T,M@s-:  
} #Fckev4  
} ; B,4 3b O  
,E &W{b  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 PnJA'@x  
下面就可以修改holder的operator=了 !N74y%=M  
#SR )tU  
template < typename T > 8E|FFHNK<2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'NN3XyD  
  { xzb{g,c   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); T!1Np'12zF  
} W2]%QN=m$  
r"W<1H u  
同时也要修改assignment的operator() )&[Zw{6P  
wpf  
template < typename T2 > `,s0^?_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Mi<}q@]e  
现在代码看起来就很一致了。 V;(Rg=5  
Z|BOuB^   
六. 问题2:链式操作 9Idgib&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5|g#>sx>`q  
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。 5 J 7XVe>  
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。 BYZllwxwTE  
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。 @N6KZn |R  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct nnuJY$O;M  
|k<5yj4?  
template < typename T > (AT)w/  
struct result_1 kPYQcOK8  
  { RY9Ur  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; X<uH [  
} ; @#::C@V]  
@5\/L6SRfL  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: fl71{jJ_  
rW[7 _4  
template < typename T > )AXa.y  
struct   ref 2$O6%0  
  { BFPy~5W  
typedef T & reference; Wl{wY,u  
} ; kj@m5`G  
template < typename T > :o_6  
struct   ref < T &> GC)xQZU)s  
  { X({R+  
typedef T & reference; /H$/s=YU\U  
} ; ,%]x T>kH  
puK /;nns  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ql9 )  
cpQhg-LY|  
template < typename T > 18JAca8Zs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const r(Y@;  
  { k7=mxXF  
  return l(t) = r(t); .xg, j{%(  
} {3G2-$yb  
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。 }O8#4-E_Ji  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Os)}kkja  
D1~3 3;  
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 a*?,wmzl  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =aRE  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4fau 9bW  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |r/4 ({n  
最后的布局是: \q:PU6q  
                Add }tPI#[cfK  
              /   \ Am)XbN')1  
            Divide   5 gg QI  
            /   \ htHnQ4Q  
          _1     3 ZJ}|t  
似乎一切都解决了?不。 "uD^1'IW2  
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。 Zl7m:b2M  
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。 _.BX#BIF  
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: /Avl&Rd  
YojYb]y+ j  
template < typename Right > S@vLh=65  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const BCw0kq@  
Right & rt) const <'<{|$Pw  
  { y0cB@pWp  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -\~D6OA  
} oWdvpvO  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 r^!P=BS{  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ZH=oQV)6  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 28d=-s=[  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 aDE)Nf}  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 `"<tk1Kq"  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? P:2 0i*QU  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ewv[nJD$  
hFr?84sAd  
template < class Action > M;F&Ix  
class picker : public Action AE&IN.-  
  { }|4dEao\  
public : AV^Sla7|_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^n8r mh_%  
  // all the operator overloaded NRZ>03w  
} ; 3qBZzM O*  
@M]7',2"  
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。 yf7$m_$C'  
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: MYF6tZ*  
nh+f,HtSt  
template < typename Right > . [5{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "jEf$]  
  { 'U3+'du^8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pTk1iGfB  
} :{KoZd  
i;8tA !  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )gP0+W!u  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 )]3(ue  
Hm55R  
template < typename T >   struct picker_maker h`,!p  
  { x1{gw 5:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; A?/(W_Gt^M  
} ; l-RwCw4f  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "1Oe bo2  
  { #OVf2  "  
typedef picker < T > result; ::A]p@  
} ; l:H}Y3_I  
U#U nM,3%  
下面总的结构就有了: 298@&_  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 uGMmS9v$ J  
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。 BV01&.<|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 QL_9a,R'r  
至此链式操作完美实现。 ',P E25Z  
&?gvW//L2  
7;;HP`vY  
七. 问题3 {@w!kl~8  
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。 G@Y!*ZH*f  
_}(ej&'f  
template < typename T1, typename T2 > E/_I$<,_y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XUp'wP  
  { zVU{jmS  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1y($h<  
} {*J{1)2  
D!d1%hac  
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: 2[qlEtvQ  
*eonXJYD  
template < typename T1, typename T2 > Juqe%he`  
struct result_2 ~E tW B  
  { I>(\B|\6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; v8!Ts"  
} ; Wy`ve~y  
:AM5EO  
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? BHa'`lCb  
这个差事就留给了holder自己。 -%eBip,'yl  
    z<c%Xl\$%  
.V Cfh+*J#  
template < int Order > ^yo~C3 r~  
class holder; >MeM  
template <> n6Qsug$z  
class holder < 1 > #[C=LGi  
  { _rU%DL?  
public : kg^VzNX  
template < typename T > qu:nV"~_  
  struct result_1 ^E^Cj;od@  
  { - .EH?{i  
  typedef T & result; <yHa[c`L  
} ; 3/i_?G  
template < typename T1, typename T2 > nF!6  
  struct result_2 `oq][|  
  { ~!& "b1  
  typedef T1 & result; .!pr0/9B  
} ; %!X|X,b^O  
template < typename T > U'(@?]2 <G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "$Mz>]3&q  
  { shAoib?Kw:  
  return (T & )r; iYk4=l  
} 6,q}1-  
template < typename T1, typename T2 > 6*\WH%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5m]N%{<jAB  
  { iir]M`A.-  
  return (T1 & )r1; <_N<L\  
} tr t^o  
} ; e 1$<,.>  
aF41?.s  
template <> ,p\:Z3{ZH  
class holder < 2 > Adma~]T9  
  { L" GQ Q  
public : =W_Pph  
template < typename T > (Iz$_(  
  struct result_1 =h Lw 1~  
  { +-*Ww5Zti  
  typedef T & result; Jb (CH4|7  
} ; !RD<"  
template < typename T1, typename T2 > 3\B 28m  
  struct result_2 4ru-qF  
  { x<fF1];  
  typedef T2 & result; KW1b #g%Z  
} ; }@XokRk  
template < typename T > !F|#TETrt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $%P?2g"j,  
  { 1R+/T  
  return (T & )r; FP_q?=~rFs  
} qLYz-P'ik  
template < typename T1, typename T2 > 7a_tT;f;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j LS<S_`  
  { S 4hv7.A  
  return (T2 & )r2; !5}u\  
} P\lEfsuR  
} ; T{:~v+I=  
$"P[nNW3  
b?kY`LC  
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> >。 00-cT9C3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: psFY=^69o  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }83a^E9L  
"-T[D9(A  
return l(i, j) = r(i, j); G=ly .  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =G,wR'M  
!K[UJQ s\  
  return ( int & )i; qbsmB8rh  
  return ( int & )j; y<5RV>"Vg  
最后执行i = j; e"D%eFkDW  
可见,参数被正确的选择了。 N|@jHx y  
o^ zrF  
y9)w(y !  
pv[Gg^  
!Soz??~o/  
八. 中期总结 Q_r}cL/A  
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: H _0F:e  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >_J9D?3S  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 SIridZ*%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $Vp*,oRL  
.US=fWyrb  
~~\C.6c#  
?`lD|~  
}NJKkj?  
2Wn*J[5  
九. 简化 K'_qi8Z  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 L~+/LV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \}Al85  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ~jR4%VF  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 qipV'T,S  
  +-*/&|^等 2rV]n  
2. 返回引用。 U #C@&2  
  =,各种复合赋值等 ak A7))Q  
3. 返回固定类型。 1PB"1.wnd  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #soV'SFG  
4. 原样返回。 bQ3txuha  
  operator, (yb$h0HN  
5. 返回解引用的类型。 l@)`Q  
  operator*(单目) 8g0VTY4$jP  
6. 返回地址。 r@a]fTf  
  operator&(单目) YO'aX  
7. 下表访问返回类型。 bEKhU\@=J  
  operator[] 2O 2HmL  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 21$E.x 6  
  operator<<和operator>> nSv@FT'~z  
D"V(A\sZ  
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。 7tbY>U8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vc0LV'lmg  
uc>":V  
template < typename Left > jNvDE}'  
struct value_return w *M&@+3I  
  { %E\zR/  
template < typename T > X- ZZLl#  
  struct result_1 AP:Q]A6}  
  { I`f5)iF?0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Fq$r>tmV  
} ; R4y]<8}  
M$48}q+  
template < typename T1, typename T2 > ZZn$N-  
  struct result_2 4_`(c1oA  
  { a$j ~YUG_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Y b=77(Q V  
} ; JC MUK<CG  
} ; V3>tW,z  
'u:-~nSX)  
|A/H*J,  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N; '] &f  
njc-=o  
下面我们来剥离functor中的operator() RR+{uSO,t  
首先operator里面的代码全是下面的形式: B[k=6EU8k  
,$} xPC  
return l(t) op r(t) \xlG3nz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) M!46^q~-  
return op l(t) :sQ>oNnz  
return op l(t1, t2) _U_O0@xi  
return l(t) op !Ii[`H  
return l(t1, t2) op hvGD`  
return l(t)[r(t)] VsJiE0'%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :r>^^tGT!  
pM^ZC  
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: _ 6SAU8M,  
单目: return f(l(t), r(t)); v\[+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Cyos *  
双目: return f(l(t)); $g^D1zkuDT  
return f(l(t1, t2)); P(3k1SM  
下面就是f的实现,以operator/为例 [#9i@40  
* bd3^mP  
struct meta_divide $J^fpXO  
  { t/}NX[q  
template < typename T1, typename T2 > ^v `naA(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ftG3!}  
  { 9QaE)wt  
  return t1 / t2; ?ac4GA(  
} Z\$M)e8n  
} ; -V4%f{9T3  
QgI[#d{  
这个工作可以让宏来做: y^"@$   
p- a{6<h  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~o>Gm>5!HH  
template < typename T1, typename T2 > \ Zwm/c]6`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; W#%s0EN<_  
以后可以直接用 ,3!$mQL=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *E*oWb]H  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 {zWR)o .=  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 9b/Dswxjx  
[}YUi>NGA  
Q6W![571;  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 i!zFW-*5  
ei<0,w[V1{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0$]iRE;O]  
class unary_op : public Rettype oNtoqYwH  
  { #1/~eIEY  
    Left l; z)S6f79`Q  
public : f"KrPx!^b  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \XPGA uEo  
<^\rv42'(2  
template < typename T > e{7\pQK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bb:C^CHIQm  
      { qa-FLUkIk!  
      return FuncType::execute(l(t)); r=&,2meo  
    } qXg&E}]:=  
'S1u@p,q  
    template < typename T1, typename T2 > .07`nIs"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~N/r;omVc  
      { mUbm3JIjJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4;I\% qes  
    } | DV?5>>  
} ; ~W[I  
~L"$(^/  
$'%GB $.  
同样还可以申明一个binary_op ] \M+ju  
|82q|@e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d?8OY  
class binary_op : public Rettype 0eNdKE  
  { iCPm7AU  
    Left l; `R$i|,9 )  
Right r; G;3%k.{  
public : _"ciHYHBQ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %+H_V1F  
uhh7Ft#H  
template < typename T > J(l\VvK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ${MzO i  
      { -;7xUNQ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "5&"Ij,/  
    } 7a1o#O  
lN#j%0MaUo  
    template < typename T1, typename T2 > v-tI`Qpb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A$=ny6  
      { UDh \%?j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); V 9Qt;]mQ  
    } ^e8xg=8(  
} ; !fzS' pkk.  
-Cs( 3[  
-N*[f9EJB  
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 zr /v.$<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "pM >TMAE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 'F d+1 3  
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。 xoKK{&J  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @G" nkB   
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。。。 [)Nt;|U  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5vyg-'  
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) |9jK-F6   
下面是修改过的unary_op x/DV>Nfn  
ga;nM#/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Voo'ZeZa  
class unary_op CP J21^  
  { $|=| "/  
Left l; Ddr.6`VJ  
  ^I!Z)/  
public : ~JT`q: l-q  
ku5|cF*%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <[k3x8H'  
C}h(WOcr`X  
template < typename T > )/jDt dI  
  struct result_1 #kv9$  
  { g>VtPS5 y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; V *@q< rQ  
} ; JKZVd`fF  
9WG=3!-@  
template < typename T1, typename T2 > \6wltTW]#  
  struct result_2 #&'S-XE+  
  { 4;6"I2;zfG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =Fz mifTc  
} ; H1k)ya x4_  
ArtY;.cg%  
template < typename T1, typename T2 > GJB+] b-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g$uiwqNA%  
  { > SZ95@Oh  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \^(#b,k#  
} ~!({U nt+'  
nOPB*{r|  
template < typename T > Tv|'6P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yb5U^OjyJ  
  { NOTG|\{  
  return OpClass::execute(lt(t)); P'Y(f!%  
} (csk   
&E]) sJ0  
} ; (')t >B1Z  
)j8'6tk)Z  
":eyf 3M  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug e)H FI|>  
好啦,现在才真正完美了。 [\ku,yd%0  
现在在picker里面就可以这么添加了: r3Ol?p  
570ja7C:  
template < typename Right > Sqp91[,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const L[zTT\a  
  { t 9(,JC0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); q,sO<1wAT\  
} D!* SA  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 yFAUD ro  
w_U#z(W3l  
W _[9  
S8v,' Cc  
^X#)'\T  
十. bind :30daKo  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 |~76dxU  
先来分析一下一段例子 d*u3]&?x&f  
@u+LF]MY  
z/j*zU `  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /*g0M2+OZo  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 hzAuj0-A  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #IppjaPl8  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 VN-0hw/A  
我们来写个简单的。 .\`M oH  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: tuH#Cy  
对于函数对象类的版本: BHpay  
&4wSX{c/P  
template < typename Func > +sx(q@  
struct functor_trait ZW))Mx#K=T  
  { E7$ aT^  
typedef typename Func::result_type result_type; LI-ewea  
} ; tG]W!\C'h  
对于无参数函数的版本: [Qr_0O  
un\o&0}  
template < typename Ret > 6oWFjeZ0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > A/zAB3  
  { M\ wCZG  
typedef Ret result_type; rhF2U  
} ; Ozqh Jb  
对于单参数函数的版本: rxx VLW  
Eb,M+c?  
template < typename Ret, typename V1 > oVl:g:K40  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > b 2\J<Nw  
  { eLH=PDdO  
typedef Ret result_type; A _7I0^  
} ; `MT.<5H  
对于双参数函数的版本: nF-l4=  
B8wGWZ@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5-4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > v%#@.D!)  
  { )"Ujx`]4r  
typedef Ret result_type; f !7fz~&Sh  
} ; ,jnaa(n  
等等。。。 V%*91t_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,*[N_[  
^K<!`B  
template < typename Func > fG?a"6~  
struct func_return xJ^B.;>  
  { ]'<}kJtN.  
template < typename T > iqF|IVPoi  
  struct result_1 &w=ul'R98  
  { -{oZK{a1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HH3Z?g  
} ; f4`Nws-dP  
[+@T"2h2b  
template < typename T1, typename T2 > P e} T  
  struct result_2 z3^gufOkQ  
  { >of9m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; CTqhXk[  
} ; &i805,lx  
} ; ?J|  
_Kli~$c& M  
>TGc0 z+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )eX{a/Be  
xxgdp. (  
template < typename Func, typename aPicker > N5MWMN[6aP  
class binder_1 2 9z@ !  
  { XB[EJGaX  
Func fn; B$q5/L$}  
aPicker pk; 1n)YCSA  
public : Bi/E{k,  
( s+}l?  
template < typename T > tI0D{Xrc  
  struct result_1 (j%"iQD  
  { yJw.z#bB#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; sVlQ5M oo(  
} ; M?m@o1\;W  
do l8O  
template < typename T1, typename T2 > t ,EMyZ  
  struct result_2 Y6jgAq  
  { i:&$I=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e=!sMWx6  
} ; 6/0bis H  
=FAIbM>u  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Yru,YA   
2`V0k.$?p  
template < typename T > HbCcROl(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v# fny  
  { ;e2D}  
  return fn(pk(t)); .8|"@  
} qP9`p4c8i  
template < typename T1, typename T2 > b$/7rVH!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O^~nf%  
  { a0k/R<4  
  return fn(pk(t1, t2)); q:wz!~(>  
} (AG((eV  
} ; &jrc]  
7a4Z~r27/  
8qUNh#  
一目了然不是么? t#!AfTY$w  
最后实现bind >+%0|6VSb  
4`sW_ ks  
kb\\F:w(W  
template < typename Func, typename aPicker > Eb&=$4c=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Q ~eh_>"  
  { RRpCWc Iv"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @><8YN^)%  
} cVaGgP}\  
rj29$d?Y9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 rLp0)Go  
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。 <. V*]g/;  
~T=a]V  
十一. phoenix \O*W/9 +  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7#P Q1UWl  
(ul_bA+  
for_each(v.begin(), v.end(), %y+v0.aWH+  
( bc6|]kB:  
do_ &'m&'wDt:  
[ \XbCJJP  
  cout << _1 <<   " , " ka$la;e3  
] 1/=6s5vS}  
.while_( -- _1), e=ry_@7  
cout << var( " \n " ) 0J .]`kR  
) |-]'~ @~  
); !3ji]q;uF  
c`UizZ  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: =_$Hn>vO  
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 4@jX{{^6%  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Upc_"mkI.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: &8JK^zQq  
: TP\pH7E  
7! /+[G  
template < typename Cond, typename Actor > {afIr1j/m  
class do_while %/r:iD  
  { wYd{X 8$  
Cond cd; xeRoif\4c  
Actor act; > q8)~  
public : }4q1"iMlO  
template < typename T > N3\vd_D(  
  struct result_1 T=[ /x=  
  { u y13SkW  
  typedef int result_type; U ?6.UtNf  
} ; 'On%p|s)H  
K#x|/b'5d  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} WS\Ir-B  
S3y(' PeF  
template < typename T > o}Q3mCB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *dx E (dP  
  { 6&"GTK  
  do {Ok]$0L  
    { -]Aqt/w"l  
  act(t); aco w  
  } YN7JJJ/~T  
  while (cd(t)); }k @S mO8  
  return   0 ; mv#*%St5  
} tPFj[Y~Iy  
} ; eI/5foA  
[I( Yn  
(~?p`g+I.P  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "6i3'jc`  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 OgCz[QXr_  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 |}o3EX  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 /PEL[Os  
下面就是产生这个functor的类: : CP,DO  
ka*#O"}L8  
FlT5R*m  
template < typename Actor > WIw*//nw  
class do_while_actor 5p~hUP]tT  
  { SnY{|  
Actor act; sV]I]DR  
public : D/Py?<n-B  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ZQ_AqzT3D  
mpd?F 'V  
template < typename Cond > /1b7f'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /sdZf|Zl  
} ; sE[ Yg8yAt  
h*\u0yD)  
[-VIojs+u  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @jKB[S;JSn  
最后,是那个do_ &W*^&0AV  
nNh5f]]  
@ el  
class do_while_invoker pz]! T'  
  { EvF[h:C2  
public : v4, Dt  
template < typename Actor > *$@u`nM  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Yzw[.(jc}  
  { W@D./Th  
  return do_while_actor < Actor > (act); _P*QX  
} wv ^n#  
} do_; ~,.;2K73  
#g<6ISuf  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? k&17 (Tv$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 P[tYu:  
最后来说说怎么处理break和continue TrBW0Bn>p  
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。 ^95njE`>t`  
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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