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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <"{qk2LS1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @$S+Ne[<  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, be]bZ 1f  
Tl(^  
F, W~,y  
"-e \p lKj  
  class filler U`R5'Tf;  
  { ZZ2vvtlyG  
public : `Nz/O h7  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4r>6G/b8*  
} ; 8ja$g,  
X 0WJBEE  
HePUWL'  
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: >80;8\  
HW3 }uP\c  
)j9SGLo  
hL/)|N~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); xSktg]u Se  
m+`fn;*  
w~(1%p/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .L9j>iP9 *  
7mI:| G  
D^yRaP*|7  
=5J7Hw&K  
二. 战前分析 e<3K;Q  
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。 K&vF0*gN3  
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 R<\F:9  
RN$1bxY  
/1"(cQ%?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x'+T/zw  
  /* --------------------------------------------- */ |jI#"LbF  
vector < int *> vp( 10 ); 3LAIl913  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); tjIl-IQ  
/* --------------------------------------------- */ a|%J=k>>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9>l*lCA  
/* --------------------------------------------- */ Ov 5"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +ln9c  
  /* --------------------------------------------- */ ^V?<K.F  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^8 zR  
/* --------------------------------------------- */ rf $QxJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); o)Iff)m$  
Li!Vx1p;u.  
)m`<H>[Eb=  
Rn}l6kbM  
看了之后,我们可以思考一些问题: gp5_Z-me  
1._1, _2是什么? *,e:]!*  
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/vMoVT,  
2._1 = 1是在做什么? -=%@L&y1  
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。 QqFR\6  
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。 (\\eo  
XRcqhv  
{_7 i8c<s=  
三. 动工 ?3nR  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: PH1p2Je  
-8; 7Sp1  
bSiYHRH.e  
#r#1JtT  
template < typename T >  O{QA  
class assignment d;zai]]  
  { `P@T$bC  
T value; #bUXgn>  
public : wG~`[>y (  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3vuivU.3  
template < typename T2 > "3Uv]F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } LCZ\4g05  
} ; &|Bc7+/P  
A#Iyb){Y  
tz5e"+Tz  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 W=j[V Oq  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Jy)KqdkX+  
D ~stM  
`7[EKOJ3g  
V}J)\VZ2#  
  class holder w1hPc!I  
  { kw#;w=\>R{  
public : D>HOn^   
template < typename T > 6ys &zy  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const iI\oz&!vH  
  { [0(B>a3J  
  return assignment < T > (t); N/Z2hn/m  
} % W=b? :  
} ; `);AW(Q  
=:&ly'QB&  
GNgKo]u  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: W ?qmp|YD  
4.Q} 1%ZN  
  static holder _1; a2dnbfSWa[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )[PtaPWeT  
v>$'iT~l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +aJ>rR  
而不用手动写一个函数对象。 x.f]1S7h[  
fI{ESXU  
tasIDoo+!J  
K@sV\"U(*E  
四. 问题分析 ,24p%KJ*X  
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。 }@;ep&b*  
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。 UELy"z R  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Hc>m;[M)l  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 wj,:"ESb4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 j <Bkj/  
fuWO*  
五. 问题1:一致性 7uKNd *%  
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?| PMN jn9d  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 U> cV|  
$* AYcy7  
struct holder H7d/X  
  { q?4p)@#   
  // bL'aB{s  
  template < typename T > zb k q   
T &   operator ()( const T & r) const X'd9[).  
  { <R''oEf9  
  return (T & )r; LW[9  
} p^Ak1qm~e  
} ; X;i~ <Tq  
i(AT8Bo2  
这样的话assignment也必须相应改动: {zn!vJX  
`+o 2DA)#(  
template < typename Left, typename Right > d Vj_8>  
class assignment z2g3FUTX)b  
  { VKq=7^W  
Left l; yKa{08X:  
Right r; 4Uphfzv3D  
public : o=50>$5jlS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} EK;YiJ  
template < typename T2 > vr6MU<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } cd(GvX'  
} ; H,DM1Z9rz  
V!lZ\)  
同时,holder的operator=也需要改动: lr`&mZ( j  
qAn!RkA  
template < typename T > pi Z[Y 5OE  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const OW3sS+y  
  { w2 a1mU/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >4#)r8;dx  
} Y0x%sz 5  
5Ow[~p"l<  
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。 vRs,zL$W  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 TygW0b 1  
8n'B6hi  
return l(rhs) = r; :c8&N-`  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 E^vJ@O  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \#Pfj &*  
.}OR  
template < typename Tp > _a6[{_Pc  
class constant_t ~yH?=:>U  
  { X~lVVBO  
  const Tp t; ^>jwh  
public : P(+&OoY2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} RloK,bg  
template < typename T > <eQj`HL  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \Ta"}TF8  
  { &Xf^Iu  
  return t; 3BtaH#ZY  
} )iYxt:(,  
} ; /H8g(  
]j`c]2EuP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~:Ll&29i  
下面就可以修改holder的operator=了 SKkUU^\#R`  
j`~Ms>  
template < typename T > kQEy#JQmB  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const tasUZ#\6  
  { BW 4%l  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); a-=8xs'  
} ^pQCNKLBY  
@\f^0^G  
同时也要修改assignment的operator() S/9DtXQ  
,n3a gkPO>  
template < typename T2 > \l9qt5rS  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Dey<OE&  
现在代码看起来就很一致了。 G+X Sfr  
xlA$:M&  
六. 问题2:链式操作 uTKD 4yig  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2QJ{a46}  
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。 dwDcR,z?a  
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。 2E}*v5b,  
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。 P_*" dza  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _V7r1fY:  
(O.d>  
template < typename T > v7iuL6jl  
struct result_1 >zXsNeGQR  
  { &6ZD136  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; uBNn6j  
} ; 23RN}LUi  
Rm255z p  
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: -uMSe~  
3|'>`!hb  
template < typename T > #~C]ZrK  
struct   ref xI($Uu}S  
  { D-5VC9{  
typedef T & reference; 0w&27wW  
} ; ki?S~'a  
template < typename T > tjdaaN#,V  
struct   ref < T &> L?WFm n  
  { gG*X^Uo  
typedef T & reference; $5ak_@AC  
} ; P)Rh=U  
05b_)&4R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A v2 08}Y  
"1 L$|  
template < typename T > G(p`1~xm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;"dV"W  
  { ]G5 w6&d  
  return l(t) = r(t); h*w%jdQ6  
}  %oZ6l*  
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。 925|bX6I  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }BZ"S-hZ  
C71qPb|$R  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 E4|jOz^j4\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: w5Ay)lz  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 BD_Iz A<wK  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 NQ(1   
最后的布局是: GP?M!C,/}k  
                Add DU5c=rxW  
              /   \ BJM.iXU)[  
            Divide   5 `*_mP<Ag  
            /   \ [lWQ'DZ  
          _1     3 2+QYhdw  
似乎一切都解决了?不。 i rU 6D  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Y }$/e  
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。 ow_W%I=6  
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: {2=jAz'?  
A OISs4  
template < typename Right > 9x>d[-#y:J  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -likj# Z  
Right & rt) const y\Ic@-aWI  
  { 1.D,W1s  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :N4t49i  
} Z4S!NDMm~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :.Jf0  
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。 +av@$}  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 W6?pswQ  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 v"b+$*  
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。 $8 UUzk  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? wy0tgy(' |  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: j27?w<  
`j,Yb]~s79  
template < class Action > x3 q]I8q  
class picker : public Action ^@3sT,M,S  
  { OSs&r$  
public : :Av#j@#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]s'Q_wh_-v  
  // all the operator overloaded yeXx',]a  
} ; t&H?\)!4  
5ymk\Lw  
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。 7gj4j^a^]{  
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: [DJ|`^eKD  
wQ^EYKD  
template < typename Right > -:|?h{q?u  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const gp>3I!bo[K  
  { g)#W>.Asd  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (7*%K&x  
} iII=;:p  
)wC?T  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Q.l}NtHwV  
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。 uJzG|$;  
@;*Ksy@1O  
template < typename T >   struct picker_maker (s.0P O`  
  { c6h.iBJ'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; QRHu 3w  
} ; WI-&x '  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > % tS,}ze  
  { /t+f{VX$  
typedef picker < T > result; w>pq+og&  
} ; jrr EAp  
TE3lK(f  
下面总的结构就有了: d,+Hd2o^X  
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。 B2>H_dmQ  
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。 ;Lc Z`1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3EJj9}#x"'  
至此链式操作完美实现。 G<}()+L  
?zh9d%R  
zk$FkbX  
七. 问题3 #.rdQ,)<  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ojaws+(& y  
IwQ"eUnK  
template < typename T1, typename T2 > eD,.~Y#?=  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  _zY# U9  
  { FHj" nB  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ur)9x^y  
} Of*Pw[vD  
&S~zNl^m  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: _ TiuY  
wH>a~C:  
template < typename T1, typename T2 > VCV"S>aVf  
struct result_2 aS{|uE]  
  { l3Xfc2~ 2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Sc\*W0m  
} ; u(@$a4z  
HVi'eNgo  
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? pmuvg6@h  
这个差事就留给了holder自己。 ~ksi</s  
    KaPAa:Q  
ff]6aR/ UQ  
template < int Order > Vr]id  
class holder; 8<X#f !  
template <> B,?T%  
class holder < 1 > |cK*~  
  { vx>b^tJKC  
public : `7c~m ypx  
template < typename T > 00(on28b  
  struct result_1 cr%"$1sY;  
  { gwLf'  
  typedef T & result; #eoome2Q  
} ; ]O]4z,n  
template < typename T1, typename T2 > Px4) >/ z,  
  struct result_2 uZNTHD  
  { `g(Y*uCp  
  typedef T1 & result; U;YC}r  
} ; CSJdvxb  
template < typename T > {#ZlM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *:Y%HAy*  
  { RSfQNc9Z  
  return (T & )r; <^VJy5>  
} [)H&'5 +F  
template < typename T1, typename T2 > ,|3MG",@@h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^X=ar TE  
  { N4v~;;@(  
  return (T1 & )r1; NSxoF3  
} n`#tKwWHYx  
} ; H=<S 9M  
ND'E8Ke pq  
template <> BL0 {HV!  
class holder < 2 > caIL&G,  
  { Z-^LKe  
public : Y1OCLnK~  
template < typename T > (7vF/7BZ|_  
  struct result_1 HHA<IZ#;,  
  { 52%2R]G!  
  typedef T & result; 51#_Vg  
} ; vx1c,8  
template < typename T1, typename T2 > '.on)Zd.  
  struct result_2 dzARI`  
  { J1,9kCO  
  typedef T2 & result; (/z_Q{"N  
} ; o2nv+fy W  
template < typename T > qU+t/C.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *QpMF/<?  
  { xe]y]  
  return (T & )r; B;M?,<%FRU  
} rA3$3GLQ-  
template < typename T1, typename T2 > Jb0`42  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tRs [ YK  
  { p)jk>j B  
  return (T2 & )r2; rV2WnAb[H&  
} -z-C*%~  
} ; *F+KqZ.2  
g,Lq)'N;O  
P2NQHX  
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> >。 ^|/TC!v]M  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  ]3x?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4QH3fTv   
QqDC4+ p"  
return l(i, j) = r(i, j); VyXKZ%\dQ/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &:;:"{t}Do  
~FZ&.<s  
  return ( int & )i; x u>9(,l  
  return ( int & )j; V_R@o3kv;  
最后执行i = j; xR-%L  
可见,参数被正确的选择了。 p ?*Q- f  
hcgMZT!<5  
9%k2'iV7  
zpzK>DH(  
Cl5uS%g  
八. 中期总结 zvvhFN2s  
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: $ZUdT  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1 8|m)(W  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  '<jyw   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor u#Pa7_zBj]  
sr r :!5  
|v`AA?@{8  
} K7#Q  
GD&uQ`Y5  
.!Qki@  
九. 简化 Za/-i"U  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 /@wg>&L]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 DjCqh-&L  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: `EEL1[:BR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 q2/pNV#  
  +-*/&|^等 c#XXp"7k2  
2. 返回引用。 !-z'2B*:^  
  =,各种复合赋值等 1A?W:'N  
3. 返回固定类型。 mf A{3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) tGD6AI1"I  
4. 原样返回。 i{Uc6 R6  
  operator, &Q%zl9g(g  
5. 返回解引用的类型。 qt"G[9;  
  operator*(单目) + @A  
6. 返回地址。 Rvkedb  
  operator&(单目) ^T( .k=  
7. 下表访问返回类型。 T%x}Y#U'`  
  operator[] |Z|-q"Rf  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |+"<wEKI  
  operator<<和operator>> nii A7Ux  
ySk R>y  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 sz5MH!/PJ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: fWCo;4<5?  
x5|I  
template < typename Left > %G3h?3  
struct value_return GX)u|g  
  { w ~.f  
template < typename T > wa(8Hl|Y  
  struct result_1 '@cANGg7[  
  { kj|6iG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8|b3j^u  
} ; BIb4h   
d)"3K6s|5  
template < typename T1, typename T2 > 6~0$Z-);(  
  struct result_2 Z_PNI#h*  
  { bADnW4N`6;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8J*"%C$qe  
} ; 9V'%<pk''(  
} ; Eou~P h*t  
CWf / H)~  
\(~y?l  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait v:EB*3n5  
:Gv1?M  
下面我们来剥离functor中的operator() ~fBtQGdX  
首先operator里面的代码全是下面的形式: W KQ^NEqr3  
IW)()*8;/  
return l(t) op r(t) cec9l65d  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) n?oW< &  
return op l(t) ]fm'ZY&  
return op l(t1, t2) 4]rnY~  
return l(t) op pny11C  
return l(t1, t2) op ylUrLQ\  
return l(t)[r(t)] .v]IJfRH*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7wWFr  
Jx_cf9{  
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: 9lTv   
单目: return f(l(t), r(t)); ,K>I%_!1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); y6@0O%TDN  
双目: return f(l(t)); Q0$8j-1I  
return f(l(t1, t2)); T`/AY?#  
下面就是f的实现,以operator/为例 sI43@[  
OBgkpx*Q  
struct meta_divide 6T>mW#E&  
  { he#J|p  
template < typename T1, typename T2 > H1 2Fw'2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2^XGGB0  
  { fTzvmC:g7  
  return t1 / t2; `{4i)n%e&  
} d[[]P X  
} ; cD@(/$wt  
.=U#eHBdAQ  
这个工作可以让宏来做: Pnw]Tm}g  
zh4# A <e  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1pQn8[sc@  
template < typename T1, typename T2 > \ Ulhk$CPA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }L &^xe  
以后可以直接用 m%rd0=}57  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \:R%4w#Jv  
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 $v,dz_O*\  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) yH7F''O7  
-VZ-<\uH  
c~6>1w7SZ4  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 nvca."5y  
?m![Pg%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PxF <\pu&  
class unary_op : public Rettype U!T~!C^  
  { WJ)z6m]  
    Left l; w'L\?pI  
public : mrTlXXz  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} A+HF@Uw}^  
<Q$@r?Mu]  
template < typename T > r[1i*b$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :WQ^j!9'  
      { ko1J094Y%  
      return FuncType::execute(l(t));  0,r}o  
    } tzZ63@cm  
J5*tJoCYS  
    template < typename T1, typename T2 > ckV`OaRw4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oV)~@0B&0  
      { avjpA ?Vz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); aGK?x1_  
    } @*>@AFnf\Z  
} ; )@N2  
UYFwS/ RW}  
[N1hWcfvd  
同样还可以申明一个binary_op )_a~} U]=.  
f6|KN+.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Vw[6t>`  
class binary_op : public Rettype gHhh>FFAq  
  { Tfh 2.  
    Left l; FE" y\2}  
Right r; - *F(7$  
public : `))\}C@k  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H|,Oswk~-  
 zG+R5:  
template < typename T > 4!$s}V=6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const za#s/b$[  
      { "mX\&%i6\p  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~SQ?BoCI[  
    } N03G>fZ  
R,)}>X|<  
    template < typename T1, typename T2 > Xm+8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'iy*^A `Y  
      { 0$_oT;{8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); YiYV>gaf"H  
    } *ohL&'y  
} ; 5pU2|Bk /  
~i@Y|38C  
-D xL0:E  
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 -<Hu!V`+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 C(S'#cm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1<+2kBuY  
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。 kR]!Vr*yh  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?!wgH9?8  
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。。。 'jmTXWq*  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "dsU>3u  
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) } $uxJB  
下面是修改过的unary_op Mb"J@5P[4  
aqYa{hXio  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > fKp#\tCc y  
class unary_op *o-.6OxZ$  
  { 9k9_mjLZ  
Left l; RZ6xdq}>  
  6Ztq  
public : F&])P- !3  
!(q sD+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} t^`O{m<  
6``'%S'#  
template < typename T > z?>D_NLX6  
  struct result_1 :1 (p.q=  
  { $|]" W=h  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  e`d%-9  
} ; ;GVV~.7/  
$jm>:YD  
template < typename T1, typename T2 > xO1[>W  
  struct result_2 !h(|\" }  
  { M(RZ/x  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  ]E_h  
} ; I+Jm>XN  
Qd=^S^}(  
template < typename T1, typename T2 > %ThyOl@O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *\(r+>*x*  
  { /c"efnb!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i O/K nH  
} uA,>a>xYI  
1^ _U;O:I  
template < typename T > 5~Cakd ]>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rop'e8Q  
  { u\LiSGePN  
  return OpClass::execute(lt(t)); {g2@6ct  
} 0q.Ujm=,z  
vohoLeJTj  
} ; SfJA(v@E  
N>Eqj>G  
`(v='$6}  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug O=v#{ [  
好啦,现在才真正完美了。 -od!J\ KCy  
现在在picker里面就可以这么添加了: fbWFLS m;  
L f"i !  
template < typename Right > c~{9a_G  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {~h*2n  
  { .,7JAkB%t  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); zUkN 0  
} YoN*:jB<M  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 bV edFm  
P~s$EJL*  
D'L'#/hK  
4J;-Dq  
-RO7 'm0  
十. bind r|PFw6  
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。 /&CmO>^e  
先来分析一下一段例子 d)@<W1;  
G P:FSprP  
?."&MZ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $U$V?x uE  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |+35y_i6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 z\0 CE]#T  
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。 tp6M=MC%  
我们来写个简单的。 qOSg!aft{Q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: J 8M$k/"X  
对于函数对象类的版本: Zm"{Viv]  
%honO@$  
template < typename Func > q(zJ%Gv)  
struct functor_trait %1.]c6U  
  { \A#1y\ok  
typedef typename Func::result_type result_type; A#nun  
} ; :8 jhiB)  
对于无参数函数的版本: MZTx:EN!  
yu6`66h)  
template < typename Ret > ?OE.O/~l  
struct functor_trait < Ret ( * )() > d"5oD@JG:  
  { Y4cYZS47  
typedef Ret result_type; 1"pI^Ddt  
} ; !).}u,*'no  
对于单参数函数的版本: (RUT{)p[  
+2K:qvzZ  
template < typename Ret, typename V1 > i^_#%L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > q}/WQ]p} <  
  { uKz,SqX  
typedef Ret result_type; j4>a(  
} ; e$u4vC~  
对于双参数函数的版本: c&X{dJWD   
o\88t){/kB  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  *[r!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > tG8jFou  
  { ~go fQ  
typedef Ret result_type; yfj K2  
} ; &K43x&mFF  
等等。。。 y.=/J8->  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]c<qM_HWg  
Vo9F  
template < typename Func > r6;$1 K*0  
struct func_return i.xXb [M+  
  { 2+cNo9f  
template < typename T > ik"sq}u_]E  
  struct result_1 l" q1?kaVg  
  { sK"9fU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yf?h#G%24  
} ; -*~CV:2iq-  
N7b1.]<  
template < typename T1, typename T2 > OdQT2PA_  
  struct result_2 hY*0aZ|(  
  { &n[~!%(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i\4hR?  
} ; KJ?y@Q  
} ; mAeuw7Ni  
.fi/I  
4<lQwV6=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 B aO1/zk  
-w;(cE  
template < typename Func, typename aPicker > v}sY|p"  
class binder_1  Og2vGzD  
  { !Oj)B1gc6&  
Func fn; K. %U  
aPicker pk; c{>uqPTY  
public : /w8"=6Vv~  
fQ'.8'>T  
template < typename T > &m {kHM  
  struct result_1 )-Ej5'iHr  
  { ?!=iu!J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4"@GNk~e  
} ; x lsqj`=  
4g}FB+[u  
template < typename T1, typename T2 > R#n%cXc|  
  struct result_2 R*zO dxY  
  { Y7GF$}%UL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tp:\j@dB  
} ; Um)>2|rp}  
? b[n|^wS  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} C{Asp  
sBK <zR  
template < typename T > aup6?'G;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dI*'!wK  
  { DY{cQb  
  return fn(pk(t)); 0G <hn8>  
} KtB!"yy#  
template < typename T1, typename T2 > Z?NEO>h7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Nwc!r (  
  { G~wFnl%  
  return fn(pk(t1, t2)); 3Wcy)y>2Ap  
} %d m-?`  
} ; 1|ZhPsD.}g  
h{}mBQl  
[pg}S#A  
一目了然不是么? |!H?+Jj:  
最后实现bind #fs|BV !  
{%.Lk'#9  
IN7<@OS7  
template < typename Func, typename aPicker > xU S]P)R  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (X+s-4%  
  { m ,>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0IT@V5Gdj  
} #hL*r bpT  
j2M+]Zp.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2X88:  
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 (rr"K+  
g,]@4|  
十一. phoenix W~ULc 9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6QZ5|T ]  
q (+ZwaV@  
for_each(v.begin(), v.end(), Y-~~,Yl~  
(  T7$S_  
do_ V5D2\n3A  
[ wP"q<W g  
  cout << _1 <<   " , " K{cbn1\,H  
] cPn+<M#  
.while_( -- _1), ,>LRa  
cout << var( " \n " ) la$%H<,7  
) MS<SAD>w  
); =l942p  
-Dzsa  
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+Dn9t  
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-WUvxl  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 XD-^w_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,xths3.K  
gJ3c;  
N;HIsOT}t  
template < typename Cond, typename Actor > 9.M{M06;  
class do_while O\OE0[[  
  { F6S~$<  
Cond cd; 4B-yTyO  
Actor act; r;iV$Rq !  
public : >O]s&34  
template < typename T > :a3LS|W  
  struct result_1 )%Y IGV;&  
  { Di=9mHC  
  typedef int result_type; beZ(o?uK  
} ; UQd6/mD`e  
O.k \]'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} zuL7%qyv  
PI|`vC|yy&  
template < typename T > VY'Q|[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ; !$m1  
  { )QY![&k}1z  
  do . p^xS6e{  
    { +=c am/A  
  act(t); We`'>'W0  
  } ^[-> )  
  while (cd(t)); Y?Vz(udD  
  return   0 ; o;`!kIQ  
} QLb MPS  
} ; @qK<T  
6~5$s1Yc  
ARL  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }uX|5&=~f  
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。 kI*UkM-  
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。 eZF'Ck y  
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。 CJNG) p  
下面就是产生这个functor的类: P#G.lft"O  
cfoYnM  
6E9N(kFYs  
template < typename Actor > 5M?mYNQR/H  
class do_while_actor A['uD<4b  
  { y7zkAXhJ  
Actor act; :%_q[}e  
public : HdQj?f3  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Li`hdrO'ii  
]TK=>;&  
template < typename Cond > 3n(*E_n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; t&c&KFK)I&  
} ; pZ+j[!  
T$b\Q  
D6=HYqdj  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 BpT"~4oV5  
最后,是那个do_ qj?2%mK`  
Sa]Ek*  
V 4qtaHf  
class do_while_invoker 5RA<Z.  
  { o+)A'S  
public : /)1v9<vM"  
template < typename Actor > ]XrE  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6$B'Q30}r  
  { LZ&uj{ <  
  return do_while_actor < Actor > (act); b!~TAT&8  
}  *q"G }  
} do_; [V< 1_zqt  
bf98B4<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? a%[q |oyR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 )|T`17-  
最后来说说怎么处理break和continue '\4fU%  
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。 \JU ~k5j  
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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