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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *+zFsu4l  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 KB^8Z@(+  
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, T*mR9 8i  
m_Pk$Vwx  
!yT=*Cj4  
qtdkK LT  
  class filler )^BZ,e  
  { q6N{N>-D  
public : 1X2|jj  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} FAL#p$y}  
} ; 2*^=)5Gj-h  
|JR`" nF`  
ZV:df 6S  
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: ]zVQL_%,  
.?rs5[th*  
'zav%}b]L  
+'SL5d*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); p2Gd6v.t  
1) K<x  
x${C[gxq9F  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xI<B)6D;f  
&OZx!G^Z  
:-#7j} R&  
<{8x-zbR+  
二. 战前分析 MM]0}65KG  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 M"W#_wY;  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 BKO^ux%  
)b (+=  
\BH?GMoP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Xp| 4WM  
  /* --------------------------------------------- */ ob8}v*s  
vector < int *> vp( 10 ); b:'8_jL  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (1q(6!  
/* --------------------------------------------- */ lAA&#-#YG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Ip`1Wv_  
/* --------------------------------------------- */ 5x|$q kI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); b$0;fEvIJn  
  /* --------------------------------------------- */ Q!3-P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ZbVn"he  
/* --------------------------------------------- */ )X," NJG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); y`8U0TE3R  
Ym"^Ds}  
]hy@5Jyh  
Z2@e~&L  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4OLYB9HP_  
1._1, _2是什么? g]JRAM  
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。 GFE3p  
2._1 = 1是在做什么? GOGS"q  
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。 X^dasU{*  
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。 0sA`})Dk  
E+EcXf  
Ek_&E7  
三. 动工 )MSCyPp5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: A$7K5   
J"< h#@`  
FeS ,TQ4j  
}f_@@#KB?  
template < typename T > ^t71${w##  
class assignment J @~g>   
  { o3\^9-jmp  
T value; 6iXV  
public : 3N!v"2!#  
assignment( const T & v) : value(v) {} Vt \g9-[  
template < typename T2 > =jh^mD&'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9{ge U9&Z  
} ; nh0gT>a>@  
<+r~?X_  
p5OoDo  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 qc.TYp  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !5h-$;  
'AWWdz  
zt9A-% \R  
g18zo~LZ  
  class holder Nxl#]  
  { :-U& _%#w  
public : =bP<cC=3b  
template < typename T > Y@q9   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const oiR9NB&<  
  { (pM& eow}  
  return assignment < T > (t); THX% z `  
} op2Zf?Bx{+  
} ; } ,}g](!m  
t~dK\>L  
h+!R)q8M  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: wj0_X;L  
\p}GW  
  static holder _1; k >.U!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 k,'MmAz  
<\uDtbK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k:iy()n[  
而不用手动写一个函数对象。 ollVg/z  
J#j3?qrxu  
Q(Q?L5  
ZybfqBTD&c  
四. 问题分析 Wl=yxJu_(  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 TG8U=9qt  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 9ghUiBPiL:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {|OXiRm'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 S76MY&Vx23  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "".a(ZGg  
pZ[|Q2(  
五. 问题1:一致性 v8'XchJ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| .}eM"Kv  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @`nG &U  
%dr*dA'  
struct holder lTN^c?  
  { 1ljcbD)T;  
  // _-#o[>2[  
  template < typename T > MQcIH2  
T &   operator ()( const T & r) const uTz>I'f  
  { ek/zQM@%  
  return (T & )r; lb*;Z7fx<'  
} \+/ciPzA-  
} ; thX4-'i  
90Sras>F  
这样的话assignment也必须相应改动: k#~oagW_Gw  
AY"wEyNU  
template < typename Left, typename Right > sK9RViqF\  
class assignment FqGMHM\J  
  { [AIqKyIr  
Left l; 9m_~Zs}Z  
Right r; w8 N1-D42  
public : Y`$\o  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [euR<i*I#  
template < typename T2 > qe?Ns+j<d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } I`jG  
} ; l O*  
tQxxm=>  
同时,holder的operator=也需要改动: l_9ZzN  
&Qj1uf92.  
template < typename T > 9C Ki$L  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~@QAa (P.  
  { m :~y:.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5A 5t  
} I1s= =  
PA*k |  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ?UIW&*h}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 H"Hl~~U  
l= Jw6F+5  
return l(rhs) = r; 3fX _XH1Q  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 N7}3?wS  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7B5b +  
lx2%=5+i;  
template < typename Tp > -bSM]86  
class constant_t U1fqs{>  
  { CK|AXz+EN  
  const Tp t; 5&_")k3$*  
public : #cW :04  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ZFH-srs{  
template < typename T > ]mNsG0r6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const L *|P'  
  { }.WO=IZ  
  return t; [ybK  
} o /1+ }f  
} ; =WZ9|e  
j` * bz-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -k2|`t _  
下面就可以修改holder的operator=了 ?|}qT05  
7h41E#  
template < typename T > ;l0%yg/}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const T$<'ZC  
  { :f_oN3F p  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #uC}IX2n  
} %z-so?gF  
-byaV;T?"  
同时也要修改assignment的operator() n;vZY  
>o& %via}  
template < typename T2 > 6CGk*s  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3fZoF`<a  
现在代码看起来就很一致了。 S5Pn6'w  
W >}T$a}\  
六. 问题2:链式操作 g`.H)36  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {x..> 4  
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。 q&NXF (  
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。 OUO'w6m!  
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。 + !nf?5;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct N:#$S$  
 rf'A+q  
template < typename T > Vu4LC&q  
struct result_1 \`2EfYJ{  
  { U#PgkP[4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Fe$o*r,  
} ; ]-a/)8  
[TqX"@4NS  
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: u}_x   
kJNg>SN*@#  
template < typename T > ni )G  
struct   ref C{G=Y[?oc  
  { -{z[.v.p  
typedef T & reference; 'IVC!uL,%  
} ; 0@E I@X;q  
template < typename T > k.)YFKi  
struct   ref < T &> '0_W< lGB  
  { $ rbr&TJ  
typedef T & reference; T?jN/}qg  
} ; Eg2jexl  
)S`Yl;oL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: v"%>ms"n  
r9b(d]  
template < typename T > Q[H4l({E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const s,/C^E  
  { O ]-8 %  
  return l(t) = r(t); K*1]P ar;  
} 4"iI3y~Gw  
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。 *r9D+}Y(4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 j b'M  
"qZTgCOY2  
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 FLkZZ\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )?l7I*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Qn-nO_JL  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )u]=^  
最后的布局是: ]+w 27!  
                Add _ogN   
              /   \ %X%f0J  
            Divide   5 \FCPD.2s+  
            /   \ i/!KUbt  
          _1     3 JP ;SO  
似乎一切都解决了?不。 b{x/V9&|  
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。 )/OIzbA3#  
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。 SymlirL  
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: *] >R  
f/0k,~,*  
template < typename Right > qAlX#]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~rXLb:  
Right & rt) const W&I:z-VH  
  { GGZ9DC\{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); auY?Cj'"fs  
} ]1h9:PF  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @q@I(%_`  
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。 + I*a=qjq  
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。 u'T>Y1I  
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。 8W7ET@`  
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。 dg+"G|nr  
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? X%;4G^%ZI  
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: dEX67rUj;  
am| 81)|a  
template < class Action > 8QI+O`  
class picker : public Action dV*9bDkM/  
  { ]a*26AbU+  
public : 20Jlf?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} L$,Kdpj  
  // all the operator overloaded cmd7-2  
} ; "s`#` '  
#0^a-47PA<  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 N?A}WW#  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: K,P`V &m?  
~0Zy$L/D  
template < typename Right > N!\1O,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const EVLDP\w{  
  { *rV{(%\m  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v!n|X7  
} 6aWnj*dF  
`Uvc^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,Vz-w;oDn  
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。 "N}MhcdS  
DwTVoCC  
template < typename T >   struct picker_maker n-dC!t   
  { Z`%^?My  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _tQM<~Y]u\  
} ; l Yj$ 3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > onv0gb/J  
  { V-63   
typedef picker < T > result; aHitPPlq  
} ; O[|X=ZwR:l  
i"4;{C{s  
下面总的结构就有了: ]\ZmK0q<:  
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。 ,,S 2>X*L  
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。 D_`~$QB`,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7o7FW=^  
至此链式操作完美实现。 dn_l#$ U  
.8[uEQ_L  
I-Hg6WtB  
七. 问题3 ;1r|Bx<5  
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。 }`76yH^c  
\t=#MzjR  
template < typename T1, typename T2 > .^ba*qb`{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 85A7YraL  
  { c;#gvE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1k$5'^]^9]  
} UMPW<> z  
x4?g>v*J  
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: .`&k`  
7WNUHLEt  
template < typename T1, typename T2 > Jr(Z Ym'  
struct result_2 TeJ=QpGW2  
  { ArT@BqWd  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .rlLt5b%  
} ; a`U/|[JM  
}/L#<n`Z  
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? *A0d0M]cg  
这个差事就留给了holder自己。 R|*Eg,1g -  
    IfP?+yPa  
G//hZwf0  
template < int Order > lxR]Bh+  
class holder; @)ls+}=Y  
template <> m1sV~"v;  
class holder < 1 > hw B9N  
  { pqohLA  
public : !bn=b>+  
template < typename T > &}#zG5eu  
  struct result_1 &hM7y7  
  { 9!dG Xq  
  typedef T & result; +z~bH!$2  
} ; z6Nz)$!_i  
template < typename T1, typename T2 > J)H*tzg  
  struct result_2 "_+8z_  
  { p$Floubh]  
  typedef T1 & result; +'[/eW  
} ; p@d_Ru  
template < typename T > >YcaFnY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .kfx\,lgm  
  { 8rLhOA  
  return (T & )r; 6R#igLm  
} B~YOU 3  
template < typename T1, typename T2 > /3;]e3x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !~xlze   
  { /.t1Ow  
  return (T1 & )r1; yQN^F+.  
} wEU=R>j.  
} ; X#fjIrn  
{s:"mkR  
template <> Bf3 QB]9  
class holder < 2 > @oD2_D2  
  { NjO_Y t  
public : 1 q|iw  
template < typename T > !-JvVdM;(  
  struct result_1 M'pIAm1p  
  { j.\0p-,  
  typedef T & result; E!=Iz5  
} ; >H,E3Z  
template < typename T1, typename T2 > ofs'xs1C  
  struct result_2 ZsP>CELm@  
  { =tGRy@QV'\  
  typedef T2 & result; CsjrQ-#9yn  
} ;  y&wo"';  
template < typename T > q7I(x_y /  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JOwu_%  
  { -\25&m!+  
  return (T & )r; ;Qq7@(2y  
} $gCN[%+j  
template < typename T1, typename T2 > *bzqH2h8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const KC8  
  { Io{BO.K*Y  
  return (T2 & )r2; !L2!:_  
} 64Tb,AL_  
} ; CF : !  
F;T;'!mb  
Bc'Mj=>;  
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> >。 5+q dn|9%T  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: TQQh:y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _SMi`ie#  
^-"tK:{  
return l(i, j) = r(i, j); r,:acK  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) hG272s2  
\:2z!\iP`  
  return ( int & )i; tY#Zl 54~{  
  return ( int & )j; `w)yR>lqh  
最后执行i = j; XI,=W  
可见,参数被正确的选择了。 CQ7NQ^3k  
?[)V  
7/)0{B4U'  
=JxEM7r  
Z=]ujlD  
八. 中期总结 ; FHnu|  
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: 7t/Y5Qf  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 h\+8eeIl  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Y3SV6""y/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 28 zZ3|Z3  
#];ulDq  
A f}o/g  
|<uBJ-5  
g@Rs.Zq  
j' b0sve|?  
九. 简化 {e0(M*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。 z|zEsDh;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :`uu[^  
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: HmHM#~5(`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 F6"s&3D{  
  +-*/&|^等 _v++NyZXx  
2. 返回引用。 LXTtV0F  
  =,各种复合赋值等 $lA dh  
3. 返回固定类型。 e{^^u$C1.e  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &}\{qFD;  
4. 原样返回。 Tt,T6zs- <  
  operator, N:%Nq8I}:  
5. 返回解引用的类型。 **.23<n^W  
  operator*(单目) s|X_:3\x  
6. 返回地址。 ant2];0p  
  operator&(单目) #c~- 8=  
7. 下表访问返回类型。 l8e)|MSh  
  operator[] ";DozPU  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 p$` ^A  
  operator<<和operator>> ]@}o"Td  
t. DnF[  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 }ktK*4<k  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3ug~m-_  
_nSEp >]L  
template < typename Left > >~tx8aI{  
struct value_return qx*N-,M%k(  
  { AtxC(g m 1  
template < typename T > d<E2=WVB6  
  struct result_1 4 []!Km  
  { e*d lGK3l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; pimI)1 !$'  
} ; MPF({Pnx7  
x6^FpNgQ  
template < typename T1, typename T2 > qxYCT$1  
  struct result_2 s4Vju/  
  { ,fo7. h4{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; XEN-V-Z%*  
} ; 6o*'Q8h  
} ; U /xzl4m6  
L@f&71  
(!Xb8rV0_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait VFm)!'=I  
K cW 5  
下面我们来剥离functor中的operator() Q5_,`r`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 15%6;K?b  
_qh \  
return l(t) op r(t) <N3~X,ch  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) V}Oz!  O  
return op l(t) KIKIag#  
return op l(t1, t2) ^==Tv+T9U  
return l(t) op JOs kf(  
return l(t1, t2) op -lXQQ#V -  
return l(t)[r(t)] <vu~EY0.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] LvU/,.$  
@moaa}1  
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: Ak$9\Sl  
单目: return f(l(t), r(t)); 3K/]{ dkD  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); vG=Pi'4XXo  
双目: return f(l(t)); gADqIPu]  
return f(l(t1, t2)); fgHsg@33N  
下面就是f的实现,以operator/为例 Cv p#=x0  
=F dFLrx~l  
struct meta_divide 17w{hK4o8O  
  { 1&Ma`M('  
template < typename T1, typename T2 > SzFh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  UF@.  
  { , 10+Sh  
  return t1 / t2; -O?A"  
} <TS ps!(#  
} ; !>&G+R+k  
J%fJF//U  
这个工作可以让宏来做:  Bgai|l  
OC\cN%qlw  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^;?w<9Y  
template < typename T1, typename T2 > \ SCfk!GBVD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ETR7% 0$r  
以后可以直接用 ?zVcP=p@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) B}aW y&D  
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 F)19cKx7  
(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。。。) v[?gM.SF  
9<"F3F0|  
Urksj:N  
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 nFro#qx  
?q0a^c?A^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uwt29  
class unary_op : public Rettype tA9Ew{3s  
  { FRQkD%k  
    Left l; @(."[O:  
public : TT){15T;"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} qR , 5  
1k"i"kRM  
template < typename T > @9k3}x K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h,K&R8S  
      { pTJ_DH  
      return FuncType::execute(l(t)); )5Cqyp~P  
    } ol`q7i.  
&?gcnMg$,J  
    template < typename T1, typename T2 > R/2L9Lcv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H D,6  
      { n"R$b:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); OSom-?|w  
    } P8tCzjrV  
} ; jT;'T$  
TQvjU!>  
r8A'8g4cM  
同样还可以申明一个binary_op FtWO[*#  
rAgpcp}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d Z+7S`{  
class binary_op : public Rettype DnN+W  
  { "k),;1  
    Left l; j}8^gz]  
Right r; }Fu2%L>  
public : g7eI;Tpv  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QEmktc1 7  
E#kH>q@K`$  
template < typename T > XD[9wd5w8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5Iv"  
      { $A(3-n5=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &((04<@e  
    } +^$;oG  
HS1{4/  
    template < typename T1, typename T2 > kC'm |Y@T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jank<Q&w  
      { j\.e6&5%SS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^Je*k)COn  
    } D9n+eZ  
} ; 9YBlMf`KEf  
T{BGg  
0+A#k7c6p  
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 f1d<xGx  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _ CzAv%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) aecvz0}@R  
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。 vTp,j-^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! q"LT8nD\  
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。。。 6-nf+!#G  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 frWY8&W^H  
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) $% W.=a'5  
下面是修改过的unary_op uLN.b339  
4XeO^#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4U[X-AIY&  
class unary_op aCBq}Xcn  
  { HaOSFltf#  
Left l; Qk^}  
  ork{a.1-_w  
public : 2$gFiZ  
MOIVt) ZY  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} EV~?]Kt~  
;uuBX0B  
template < typename T > HZ\=NDz  
  struct result_1 +H!aE}  
  {  GU xhn  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9|9/8a6A  
} ; YDEb MEMd/  
*#'&a(h B!  
template < typename T1, typename T2 > [,|4%Y  
  struct result_2 .O PBET(gv  
  { 1ay{uU!EL  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L-e6^%eU  
} ; R7x*/?  
_cbXzSYq&  
template < typename T1, typename T2 > D6EqJ,~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AgdU@&^  
  { ulk yP  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); zG&yu0;D6  
} u 0 K1n_  
QW%xwV?8  
template < typename T >  <XnxAA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QwI HEmdM  
  { "3?:,$*  
  return OpClass::execute(lt(t)); k:1|Z+CJ  
} )/{~&L U  
A{52T]9X  
} ; 9O:-q[K**  
@ t8{pb;v  
o^BX:\}  
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 Vb~;"WABo  
好啦,现在才真正完美了。 l +O\oD?-  
现在在picker里面就可以这么添加了: b28C (  
SLud}|f;o  
template < typename Right > 9cMMkOM J  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (HeIO  
  { :NWrbfz  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {d,^tG}  
} Km0P)Z  
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。 ?:RWHe.P  
c5{3  
SxM5'KQ  
By0Zz  
$tebNi P  
十. bind v1E(K09h2  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 7L!q{%}  
先来分析一下一段例子 )/t=g  
Uql7s:!,U  
'ExQG$t  
int foo( int x, int y) { return x - y;} %#7^b=;=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 AT I2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "3NE%1T  
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。 ]@sLX ek  
我们来写个简单的。 x4@IK|CE  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: SvD:UG  
对于函数对象类的版本: )"^ )Nk  
Y-*]6:{E  
template < typename Func > ;3sJ7%`v  
struct functor_trait x]:B3_qR  
  { zMAlZ[DN  
typedef typename Func::result_type result_type; |JCn=v@  
} ; Za1VJ5-  
对于无参数函数的版本: -O[9{`i]  
W; ?'  
template < typename Ret > h/#s\>)T  
struct functor_trait < Ret ( * )() > X(K5>L>  
  { )<%IY&\  
typedef Ret result_type; b_oUG_B3]  
} ; "H)D~K~ *  
对于单参数函数的版本: z)p p{  
rh(77x1|(G  
template < typename Ret, typename V1 > ZRoOdo94  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > AW`+lE'?  
  { M Y>o8A  
typedef Ret result_type; u-~?ylh  
} ; J<7nOB}OD  
对于双参数函数的版本:  xXZ {  
 /w(t=Y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > B_|jDH#RyJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x^6sjfAW  
  { \jByJCN  
typedef Ret result_type; dn= g!=  
} ; QgW4jIbx  
等等。。。 iYzm<3n?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^2!l/(?  
N >+L?C  
template < typename Func > \-)augq([  
struct func_return [+4--#&{  
  { &V7{J9  
template < typename T > -8,lXrH  
  struct result_1 8E\6RjM  
  { 2sXX0kq~V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `n~bDG>  
} ; wLH[rwPr  
n$(_(&  
template < typename T1, typename T2 > O8WLulo  
  struct result_2 ADN  
  { m=%WA5c?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ptv=Bwg  
} ; 28PT1 9&  
} ; AP_2.V=Sn  
 k/}E(_e  
POc-`]6 <F  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Q:!.YSB  
-OV!56&  
template < typename Func, typename aPicker > hKYA5]  
class binder_1 JGKiVBN  
  { rz3!0P!"K  
Func fn; )]C7+{ImC  
aPicker pk; I:%O`F  
public : >gTrui{ ,  
M `bEnu  
template < typename T > l*C(FPw4  
  struct result_1 uWKc .  
  { O U3KB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; YDr/Cw>J  
} ; J^ BC  
Jri"Toz0  
template < typename T1, typename T2 > )mMHwLDwH  
  struct result_2 3xGk@ 333  
  { `?R~iLIAq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .ahYj n  
} ; ;.P9t`*  
! FVXNl  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +gQoYlso  
mOvwdRKn  
template < typename T > +c^[[ K"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4RV5:&ALLS  
  { nWAx!0G  
  return fn(pk(t)); DU/WB  
} 8P'zQ:#RV  
template < typename T1, typename T2 > -hIDL'5u-I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i''[ u  
  { L5tSS=  
  return fn(pk(t1, t2)); 5w+X   
} h&}XG\ioNA  
} ; F7zBm53  
4^mpQ.]lO  
qm1;^j&y  
一目了然不是么? lIj2w;$v  
最后实现bind 2|n~5\K|t  
C!8XFf8e  
5ZkMd !$y  
template < typename Func, typename aPicker > LMmW3W`   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Be(h x  
  { f._FwD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); n-7|{1U  
} ,!?&LdPt>  
YI*Av+Z)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 h)qapC5z,  
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。 sKT GZA  
R8 lBh Ls  
十一. phoenix b^Xq(q>5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ta-kqt!'  
OJL?[<I  
for_each(v.begin(), v.end(), Qr4c':8  
( Gdd lB2L)x  
do_ {-( B  
[ tNI~<#+lg  
  cout << _1 <<   " , " p Rn vd|  
] pZ,P_?  
.while_( -- _1), C1@6 r%YD  
cout << var( " \n " ) <-:gaA`KM  
) %usy`4 2  
); a0oM KGW:  
'K=n}}&:  
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: \)?[1b&[_  
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 \?_eQKiZ3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 H *gF>1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: G#&R/Tc5N  
G:e 9}  
0N~AQu  
template < typename Cond, typename Actor > gZ*8F|sg  
class do_while Jm|eZDp  
  { .OHjn|  
Cond cd; {VPF2JFB[  
Actor act; Gmi w(T  
public : ZCZYgf@  
template < typename T > mRT`'fxK  
  struct result_1 R30{/KK  
  { m 4Vh R_  
  typedef int result_type; (q!tI* }  
} ; |7V:~MTkk&  
xA-O?s"CY  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} RSLMO8  
Jp<Y2-  
template < typename T > TixXA:Mf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BK>uJv-qU  
  { 8lo /BGxS>  
  do {BBL`tg60  
    { Azun"F_f  
  act(t); [WDtr8L  
  } AKVll  
  while (cd(t)); gu[3L  
  return   0 ; h^h!OQKQ  
} DbdxHuKa>  
} ; !YlyUHD  
jj,Y:  
E}aTH  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5fK#*(x  
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。 Y!C=0&p  
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。 ` gIlS^Q  
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。 -t, .A/?  
下面就是产生这个functor的类: "Ldi<xq%xl  
Jb'M/iG  
`CP}1W>  
template < typename Actor > z}vgp\cuT  
class do_while_actor _h4{Sx  
  { ]~:9b[G2  
Actor act; :?VM1!~ga  
public : E4^zW_|xE  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Z_oBZs  
g|r:+%,M  
template < typename Cond > Nb2]}; O  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ssv4#8p3  
} ; f)p c$~B  
-v*wT*I1  
!xm87I  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $F!)S  
最后,是那个do_ ^ 1rw\Zp  
, 4Vr,?"EO  
2 w2JFdm  
class do_while_invoker Dz4fP;n  
  { d7+YCi?  
public :  }xcEWC\  
template < typename Actor > Fh u(u  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const t =ErJ  
  { ^PY*INv  
  return do_while_actor < Actor > (act); #WD} XOA  
} fHek!Jv.  
} do_; uUXvBA?l  
>y%*HC!G  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? S&jZYq**  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *xxG@h|5n  
最后来说说怎么处理break和continue a)'^'jm)4  
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。 v%|^\A"V  
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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