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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /`4v"f0V  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #uD)0zdw  
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, so?pA@O  
]ZR{D7.?  
P<cMP)+K  
,<0Rf  
  class filler e'k;A{Oh  
  { ueWR/  
public : %jbJ6c  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} bxd3  
} ; _S9rF-9G]  
q9W~7  
.q5J^/kr  
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: 5 4ak<&?  
r3+<r<gs  
aW`:)y&f  
zmy4tsmX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0v_6cYA  
8X}^~e  
xQNw&'|UU  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _dYf  
P3wU#qU  
 D rF  
PtVo7zO ye  
二. 战前分析 86;+r'3p.  
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。 G*P[z'K=  
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 h.4qlx|  
ysSjc  
38V $<w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^3Z7dIUww  
  /* --------------------------------------------- */ $ 7U Dz  
vector < int *> vp( 10 ); UC8vR>e\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); f p v= P  
/* --------------------------------------------- */ JYZ2k=zh  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7>nhIp))  
/* --------------------------------------------- */ egZyng pB  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); V;>9&'Z3  
  /* --------------------------------------------- */ L Yh@ u1p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); pchQ#GU  
/* --------------------------------------------- */ A|p@\3 P*A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?o2;SY(-  
uI%N?  
4)3g!o ?  
&ui:DZAxj|  
看了之后,我们可以思考一些问题: );Tx5Z}  
1._1, _2是什么? P1(8U%   
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。 VqcBwJ!?p  
2._1 = 1是在做什么? Gkdm7SV  
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。 :[y]p7;{f  
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。 Nj0-`j0E  
Y5n z?a  
VKq0 <+M  
三. 动工 $Nj'OJSj%  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8q_1(& O  
r5f^WZ$-  
.o-0aBG  
qg^(w fI  
template < typename T > @rPI$ia1~  
class assignment I#i?**  
  { e%PC e9  
T value; mDb-=[W5  
public : Jz~+J*r;]A  
assignment( const T & v) : value(v) {} [GtcaX{Zz  
template < typename T2 > +\+Uz!YS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } th5,HO~  
} ; *e(:["v  
T&o,I  
m(2G*}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \w{@u)h  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment xL9:4'I  
,]0S4h67  
17e=GL  
Na\3.:]z  
  class holder >nc4v6s  
  { ^dFh g_GhF  
public : oHxGbvQc  
template < typename T > C}n'>],p  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~Y\QGuT  
  { ^{),+S  
  return assignment < T > (t); [yO=S0 e  
} 3CA|5A.Pa  
} ; RxlszyE  
Zw2jezP@t  
fp9rO}##  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: IM@"AD52a  
W;^Rx.W  
  static holder _1; "4 'kb  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [<_"`$sm=  
MB1sQReOO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4O$mR  
而不用手动写一个函数对象。 l*$WX=h6n  
?g5iok {  
4BHtR017r  
L30>| g  
四. 问题分析 fr8Xoa%1=  
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。 EC<5M5Lc  
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。 $kD7y5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 EY So=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 BTO A &Ag  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @/9>=#4c  
xC<R:"Mn  
五. 问题1:一致性 I|H,)!Z  
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?| 7 n\mj\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $2Kau 1  
 ~q*i;*  
struct holder PoJmW^:}  
  { `tX@8|  
  // Nfr:`$k  
  template < typename T > P=c?QYF  
T &   operator ()( const T & r) const L {!ihJr  
  { :lNg:r$4  
  return (T & )r; D)y{{g*Lnm  
} PXa5g5 !  
} ; s\6N }[s  
p Z"o@';!  
这样的话assignment也必须相应改动: nlaG<L#  
|Mt&p#y  
template < typename Left, typename Right > }I\-HP8!gv  
class assignment :=y0'f V(@  
  { Dzo{PstM%  
Left l; e"*BHvy F  
Right r; R_7 6W&  
public : S)+CTVVE  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z*h43  
template < typename T2 > zkd3Z$Ce  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } C9o$9 l+B  
} ; j]>=1Rd0b(  
>o#ERNf  
同时,holder的operator=也需要改动: h(_P9E[g  
\WcB9  
template < typename T > [ne" T  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4b]_ #7Qm  
  { Yhe+u\vGs\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "2%>M  
} 6eM6[  
#^Ys{  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ^/k ,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 z9 O~W5-U  
 O)OUy  
return l(rhs) = r; }~rcrm.   
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 /oFc 03d  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: vmvFBzLR  
ZBF1rx?  
template < typename Tp > \<X2ns@Tf  
class constant_t l nfm0  
  { -xz|ayn  
  const Tp t; _r]nJEF5  
public : <>]1Y$^Y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} pL! a  
template < typename T > IJ0#iA. T  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7RD$=?oO'  
  { #K|0lau l  
  return t; MA$Xv`6I\  
} Gbn4 *<N  
} ; 3524m#4&@  
Qo.Uqz.C  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 vGMJ^q  
下面就可以修改holder的operator=了 _PV*lK=  
%MbyKz:X  
template < typename T > t-!m vx9Z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const pr$~8e=c  
  { D;jK/2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #MglHQO+  
} U-eI\Lu  
@ ICb Kg:  
同时也要修改assignment的operator() 0Qp[\ia  
|0kXCq  
template < typename T2 > Y87XLvig}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +TF8WZZF.d  
现在代码看起来就很一致了。 PS$k >_=t  
}a^|L"  
六. 问题2:链式操作 >ukQ, CE~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (')(d HHW  
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。 8aZ$5^z  
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。 Pxqiv9D<R  
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。 =-Nsc1&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;\x~'@  
wdwp9r  
template < typename T > L7}i q0  
struct result_1 nVXg,Jl  
  { :Jk33 N4y0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; tFiR!f)  
} ; [zQ WyDu  
T9?54r  
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: 3 z=\ .R  
v,jhE9_O0  
template < typename T > =U"dPLax  
struct   ref f`?0WJ(M  
  { #uKWuGz]  
typedef T & reference; H2U:@.o2&  
} ; M&f#wQ  
template < typename T > RLHYw@-j@  
struct   ref < T &> ybE[B}pOeZ  
  { bAiJn<  
typedef T & reference; s"coQ!e1.  
} ; \(fq8AL?  
r|fO7PD  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5)`h0TK  
('4wXD]C  
template < typename T > h55>{)(E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const MwAJ(  
  { JDA]t&D!v  
  return l(t) = r(t); Y\( ;!o0a  
} ezn` _x_?  
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。 $P nLG]X  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2+:'0Krc  
ertBuU  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 5un^yRMB-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: g<a<*)&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _mk5^u/u  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1TZPef^y  
最后的布局是: +s~.A_7)  
                Add H^ BYd%-  
              /   \ xA #H0?a]  
            Divide   5 k':s =IXW  
            /   \ >f$NzJ}  
          _1     3 9Ejyg*  
似乎一切都解决了?不。 ]Ik%#l.G_  
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。 /_*>d)  
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。 wa ky<w,  
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: kjE*9bUc  
Q["t eo]DQ  
template < typename Right > Fw"$A0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~5 >[`)  
Right & rt) const 55m<XC  
  { Y(r@v  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n8u*JeN  
} !ni>\lZ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]JMl|e  
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。 Qn|+eLY  
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。 Js{= i>D  
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。 HnU Et/  
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。 ,@.EpbB  
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? VLdB_r3lQ  
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: IzUo0D*@  
af'@h:  
template < class Action > *aRX \ TnN  
class picker : public Action < kP+eD  
  { d#>y}H9  
public : &z@~B&O  
picker( const Action & act) : Action(act) {} nIBFk?)6  
  // all the operator overloaded >qh?L#Fk  
} ; F8=nhn  
c!wtf,F  
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。 cj g.lzY H  
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: .Dw,"VHP  
~xDw*AC-  
template < typename Right > x_!ZycEa  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const CS@&^SEj  
  { Lh ap4:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /!T> b:0  
} R#eg^7HfX  
F,T~\gO5,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1*UN sEr  
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。 LchnBtjn  
&tE.6^F  
template < typename T >   struct picker_maker /k6fLn2;  
  { 6+` tn  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $$1qF"GF  
} ; gQouOjfP  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > RiR:69xwR*  
  { e;ty!)]  
typedef picker < T > result; >EP(~G3u  
} ; 4["&O=:d  
-JV~[-,  
下面总的结构就有了: p]ivf  
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。 GEe`ZhG,  
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。 J/W{/E>;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 RU&_j* U  
至此链式操作完美实现。 Bs!4H2@{(]  
FxRXPt FK  
r;gP}H ?  
七. 问题3 '\~^TFi  
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。 X_ ?97iXjx  
Zyye%Ly  
template < typename T1, typename T2 > 9[Qd)%MO  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \#,t O%D  
  { MGt]'}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); JTW)*q9a  
} Q6'nSBi:A_  
lA;a  
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: uaw <  
uf'4'  
template < typename T1, typename T2 > 1*Ar{:+ua  
struct result_2 R_kQPP  
  { Q@QFV~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; s;1h-Oq (  
} ; ;[$n=VX`  
-<f;l _(  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? n$["z w  
这个差事就留给了holder自己。 +j[oEI`e  
    Z|* !y]We  
$_X|, v9  
template < int Order > 23ze/;6%A  
class holder; f3tv3>p  
template <> * fc-gAj  
class holder < 1 > *xs!5|n+  
  { kB P*K  
public : )S@jDaU<  
template < typename T > :`Az/U[  
  struct result_1 .EP6oKA  
  { vqNsZ 8|`  
  typedef T & result; 5#2 F1NX  
} ; jC, FG'P  
template < typename T1, typename T2 > G|u3UhyB  
  struct result_2 csQfic  
  { xWX*tJ4  
  typedef T1 & result; eon!CE0  
} ; b,^*mx=  
template < typename T > ;<wS+4,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mpay^.(%  
  { -J0WUN$2*  
  return (T & )r; #exss=as/  
} 7Z,/g|s}z  
template < typename T1, typename T2 > 1np^(['ih  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U 4,2br>  
  { TMVryb  
  return (T1 & )r1; = +Xc4a  
} KEr\nKT1  
} ; Ufid%T'  
s0W2?!>)  
template <> =zg:aTMti  
class holder < 2 > X%{'<baR  
  { [_6&N.  
public : 'mMjjG9  
template < typename T > }_OM$nzj  
  struct result_1 qE7R4>5xjO  
  { u{f* M,k  
  typedef T & result; )Y]/^1hx  
} ; 5#JJ?  
template < typename T1, typename T2 > ;/8{N0  
  struct result_2 O8u3y  
  { ~H6;I$e[  
  typedef T2 & result; \h{r;#g  
} ; |M~ON=  
template < typename T > %y`7);.q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ff4*IOZ}(  
  { j tA*pL'/V  
  return (T & )r; >'=MH2;  
} %{5n1w  
template < typename T1, typename T2 > <,1 fkq>,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C;rG]t^%  
  { KFWJ}pNq  
  return (T2 & )r2; +a+`Z>  
} M8;lLcgu.  
} ; eE8ULtO  
uG J"!K  
sd0r'jb  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 _YHu96H;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @,H9zrjVFZ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: u5E]t9~Pq  
Rm>^tu -  
return l(i, j) = r(i, j); j|(Z#3J  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) c6AWn>H  
]$iN#d|ZU  
  return ( int & )i; ^4$ 'KIq  
  return ( int & )j; cPF<D$B  
最后执行i = j; ;[0&G6g  
可见,参数被正确的选择了。 C2F0tr|  
~oD8Rnf  
SW?p?<  
`$R A< 3  
f@V3\Z/6E  
八. 中期总结 ]]iPEm"@  
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: WQePSU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }iN2KeLAF  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 / !xF?OmVd  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6vy7l(%  
 z01>'  
(!K_Fy@  
Oe]&(  
I4_d[O9  
lX!`zy{3k  
九. 简化 6j9)/H P  
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。 c+' =hR[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &*,:1=p  
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: j|_E$L A\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 l}g;'9ZB  
  +-*/&|^等 (k"_># %  
2. 返回引用。 )LHj+B  
  =,各种复合赋值等 '3(l-nPiG^  
3. 返回固定类型。 \ZXLX'-  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) pxINw>\Qv  
4. 原样返回。 30cd| S?  
  operator, &XLD S=j  
5. 返回解引用的类型。 ?w&SW{ I  
  operator*(单目) x;E2~&E  
6. 返回地址。 Cpl;vQ  
  operator&(单目) ]`=X'fED  
7. 下表访问返回类型。 ] Uc`J8p,  
  operator[] S01wwZ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 N=1JhjVk"  
  operator<<和operator>> tykB.2f  
FH5ql~  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 .m4;^S2cO  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [w \?j,  
f|7u_f  
template < typename Left > T=Z.U$  
struct value_return M^madx6`  
  { _GtBP'iN  
template < typename T > # '|'r+  
  struct result_1 9ptFG]lZ  
  { ug&[ IL~lc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; CC >=UF  
} ; #VbVs l  
jFG0`n}I  
template < typename T1, typename T2 >  t,%iL  
  struct result_2 SS.jL)  
  { Y}R}-+bD/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; xyHejE}  
} ; ;&;W T  
} ; Ze^jG-SL$9  
q }C+tn"\  
GR4?BuY,  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~[PKcEX  
m>&HuHf  
下面我们来剥离functor中的operator() 6)gd^{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ><?BqRm+  
`m~syKz4A  
return l(t) op r(t) V`hu,Y;%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) e_3CSx8Cc  
return op l(t) xl4=++pu)  
return op l(t1, t2) QP I+y8N=  
return l(t) op :Og:v#r8=  
return l(t1, t2) op -7-['fX  
return l(t)[r(t)] ) |#%Czd4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _sHK*&W{CT  
dWRrG-'  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: M~ h8Crz  
单目: return f(l(t), r(t)); ^C^*,V3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'C+;r?1!h  
双目: return f(l(t)); p#8W#t$  
return f(l(t1, t2)); {==pZpyyh  
下面就是f的实现,以operator/为例 =(r* 5vd  
$6f\uuTU2"  
struct meta_divide D$k8^Vs  
  { ,\PVC@xJ  
template < typename T1, typename T2 > +*nGp5=^GE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -f(/B9}  
  { x<(b|2qf  
  return t1 / t2; $\Lyi#<  
} LX+5|u  
} ; ;-mdi/*g  
W=}Okq)x9I  
这个工作可以让宏来做: /!FWuRe^  
*=F(KZ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ B33$ u3d  
template < typename T1, typename T2 > \ *tQk;'/A]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !%L,* '  
以后可以直接用 y7u^zH6wj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) > R^@Ww;|q  
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 (g8*d^u#PO  
(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。。。) zi]%Zp  
jh ez  
.q`{Dgc~  
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 #G^A-yjn  
B~WtZ-%%E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jB$SUO`*  
class unary_op : public Rettype g;p)n  
  { H3/caN:  
    Left l; 1cN')"  
public : VAQ)Hc]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} h=VqxGC&  
dXvt6kF  
template < typename T > 4)-)#`K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nY-* i!H  
      { JyBp-ii  
      return FuncType::execute(l(t)); FVWfDQ$&v  
    } [`fI:ao|  
&vUq}r%P  
    template < typename T1, typename T2 > 'JmBh@A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .#6MQJ]OH  
      { RNJ FSD.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Va<H U:<  
    } jRZ%}KX  
} ; 0NE{8O0;Fr  
~9o6 W",  
lPq\=V  
同样还可以申明一个binary_op gvavs+H%  
cA`4:gp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~4#B'Gy[  
class binary_op : public Rettype Wsz0yHD[`  
  {  .jg0a  
    Left l; j.?:Gaab?#  
Right r; w_-+o^  
public : 1TJ0D_,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s&PM,BFf  
eb:A1f4L  
template < typename T > <>&=n+i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {eZ{]  
      { t1]6(@mj5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qk{'!Ii  
    } %HuyK  
mB 55PYA  
    template < typename T1, typename T2 > 3Kq`<B~%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \{|ImCH  
      { rj] E@W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Zc5 :]]  
    } 9M$/=>^ Z  
} ; @s* ,xHE  
3}Xc71|v  
Mhpdaos  
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  $g8}^1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^QL 877  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -AD2I {C  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 V^fV7hw<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :- +4:S  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 S'i;xL>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 kToOIx  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) bY8GA  
下面是修改过的unary_op M?&zY "c  
Buc_9Kzw<+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > cnNOZ$)  
class unary_op v"lf-c  
  { gT52G?-  
Left l; 4YA./j%'  
  ur%$aX)  
public : y;`eDS'0.N  
wz(K*FP  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 440FhD Mj  
pWaPC /,g  
template < typename T > /p`&;/V|  
  struct result_1 5D`26dB2  
  { 'x%x'9OP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; b)} +>Wx  
} ; 4MvC]_&  
Ej(2w Q  
template < typename T1, typename T2 > h[Tk; h  
  struct result_2 ]r"Yqv3  
  { Zr/r2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gQVBA %  
} ; e1(h</MU2  
RXSf,O  
template < typename T1, typename T2 > __N.#c/l{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !vqC+o>@  
  { Jbw!:x [  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); oN,s.Of  
} .XH8YT42  
\_ow9vU  
template < typename T > ]|oJ)5P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .[pUuVq]  
  { D(X qyN-P  
  return OpClass::execute(lt(t)); &r_uQbx  
} TUTe9;)  
00<{:  
} ; &d^=s iL  
%$X\"  
Xa,&ef&q  
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 AlX3Wv }  
好啦,现在才真正完美了。 L]-w;ll-  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;iX<`re~  
x mo&![P  
template < typename Right > ZwJciT!_~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const sBW3{uK  
  { ;;#nV$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /6tcSg)  
} 3'#%c>_  
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。 8 njuDl  
X#J6Umutm  
\lr/;-zP  
__\P`S_  
h7W}OF_=y  
十. bind 3E|;r _; 8  
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。 K8Zt:yP  
先来分析一下一段例子 3 N%{B  
tbG8MXX  
sBjXE>_#)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0X"\ a'M_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 uw_?O[ZA[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %KV2< 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。 #x)}29%e#  
我们来写个简单的。 "'{OIP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: '`o[+.  
对于函数对象类的版本: WYO\'W  
OgMI  
template < typename Func > +VOb  
struct functor_trait w-rOecwFvu  
  { [ b1hC ~I;  
typedef typename Func::result_type result_type; [thboP.?  
} ; SMO*({/  
对于无参数函数的版本: .ZX2^)`XD  
xZ ;bMxZ  
template < typename Ret > 3M*Y= ?pI  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [j0w\{  
  { JMsHK,(  
typedef Ret result_type; rO^xz7K^  
} ; 2%YXc|gGT  
对于单参数函数的版本: D rS?=C@  
^, wnp@  
template < typename Ret, typename V1 > m5gI~1(9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Oxa5Kfpa  
  { el*9 Ih  
typedef Ret result_type; ~3 @*7B5Q  
} ; Czu1)y  
对于双参数函数的版本: pGkef0p@  
9ECS,r*B  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > I~RcOiL)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Phlk1*1n  
  { \(u@F<s-  
typedef Ret result_type; WOb8 "*OM  
} ; # #>a&,  
等等。。。 ptR  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2PBepgQyPU  
!%62Phai  
template < typename Func > ND,`QjmZ  
struct func_return _LLshV3  
  { 4x]NUt  
template < typename T > hAAUecx  
  struct result_1 U.Hdbmix  
  { x]' H jTqX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A$m<@%Sz  
} ; m/?h2McS  
~XQ$aRl&  
template < typename T1, typename T2 > N cM3P G  
  struct result_2 LUul7y'"  
  { FV8\ +ep  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,;3:pr  
} ; BhkAQEsWTQ  
} ; Iaa|qJ4  
*1,=qRjL  
)0F^NU  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &#,v_B)a_E  
E{oB2;P  
template < typename Func, typename aPicker > swt\Ru6,  
class binder_1 4k*qVOBa6R  
  { %mmxA6I  
Func fn; .f%vDBJS  
aPicker pk; UzJ!Y/5  
public : AS q`)Rz  
hU+#S(t>b  
template < typename T > !qS05  
  struct result_1 +{^'i P  
  { $w`veP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ck~ '`<7  
} ; d'q&Lq  
`\e'K56W6  
template < typename T1, typename T2 > 4w9F+*-  
  struct result_2 )u Qvt-  
  { ChVY Vx(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i6A$1(:h  
} ; oVreP  
8x gc[#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !xH,y  
n4R]+&*  
template < typename T > b<\GI 7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l3\9S#3-^  
  { PbQE{&D#  
  return fn(pk(t)); ]3 j[3'  
} D/*vj|  
template < typename T1, typename T2 > P;>!wU~*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8nf4Jk8r  
  { rNxG0^k(  
  return fn(pk(t1, t2)); Ltl]j*yei  
} W n6,U=$3  
} ; IY~ {)X  
$Uy#/MX  
H! #5!m&  
一目了然不是么? sB8p( L  
最后实现bind %'kX"}N/  
epYj+T  
sI4QI\*4  
template < typename Func, typename aPicker > wNbTM.@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) P2|}*h5(  
  { g\qX7nIH?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); jigbeHRy  
} FfjC M7?  
O2$!'!hz  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _3I3AG0e  
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。 @X|ok*v`  
<BQ%8}  
十一. phoenix %{Xm5#m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Lq%[A*`^  
65uZ LsQ  
for_each(v.begin(), v.end(), -z&9 DWH  
( 83B\+]{hD  
do_ ;+r0 O0;9  
[ rrbZ+*U  
  cout << _1 <<   " , " Re7{[*Q4  
] +6uOg,;  
.while_( -- _1), Fu#Y7)r  
cout << var( " \n " ) +OKA_b"wB  
) 1RmBtx\<  
); dPRtN@3  
2k%Bl+I  
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: +7`u9j.  
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 l;XUh9RF`A  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 FU^Y{sbDg  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /Ql6]8.P  
VN?<[#ij  
1o(+rR<h9  
template < typename Cond, typename Actor > ,I("x2  
class do_while bL+sN"Km  
  { NuHL5C?To  
Cond cd; LZbRQ"!!o  
Actor act; w"yK\OE  
public : O^y$8OKEi,  
template < typename T > 0qOM78rE  
  struct result_1 b$IY2W<Ln  
  { UnJi& ~O  
  typedef int result_type; CzK%x?~]  
} ; :u,2" ]  
-DA;KWYS  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} HW^{;'kH~  
(2n3exx  
template < typename T > >3v0yh_3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w($XEv;  
  { KwY`<t1lA;  
  do $cyLI+uz|  
    { Uy:@,DW  
  act(t); B[C7G7<B  
  } :Xb*m85y  
  while (cd(t)); :/ ~):tM  
  return   0 ; v\J!yz  
} =#7s+d-  
} ; C,V|TF.i2  
bDxPgb7N=  
1 OuSH+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). rjfc.l#v  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 4X<Oux*  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 FuIWiO(  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Z#H@BWN7  
下面就是产生这个functor的类: dP$y>%cB  
0%vixR52  
L2:oZ&:u`J  
template < typename Actor > e,PQ)1  
class do_while_actor %w;1*~bH  
  { ch%Q'DR_I)  
Actor act; 0:~gW#lD  
public : J+-,^8)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} K+(m'3`  
c`Lpqs`  
template < typename Cond > <h)deB+}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; **"zDY*?W  
} ; #sozXza\G  
?14X8Mb8W_  
Fo--PtY`p  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,Gf+U7'K  
最后,是那个do_ RXIH(WiK  
5|{  t+u  
j(wY/Hl  
class do_while_invoker "Wzij&WkQ  
  { Z3&XTsq  
public : F>hVrUD8  
template < typename Actor > vLVSZX  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ktj(&/~}  
  { T1Ln)CS?9  
  return do_while_actor < Actor > (act); -K{\S2  
} #$9U=^Z[  
} do_; 2nOe^X!*  
9 &?tQ"@x  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? KyVe0>{_u  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 B{=,VwaP_  
最后来说说怎么处理break和continue 6'3Ey'drH  
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。 6EW"8RG`  
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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