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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6-c3v  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %O#)=M~  
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, *BF5B\[r?  
$e)d!m.  
Y!N *J  
FctqE/>}I  
  class filler !`LaX!bmp  
  { g"Mqh!{ FI  
public : $!)Sgb  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }RowAGWL  
} ; d!mtSOh  
.'k]]2%ILp  
"7mY s)=  
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: $6e&sDJ  
WvQK$}Ax4N  
j6]+ fo&3  
$w4%JBZr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); uLX5khQ  
%5Hsd  
>qk[/\^O  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 mrX 2w  
@ *P$4c  
5 0uYU[W  
/`McKYIP  
二. 战前分析 FKRO0%M4}Z  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Y /$`vgqs  
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 6;6a.iZ  
?a?i8rnWo  
G- wQ weJ9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 91d@/z  
  /* --------------------------------------------- */ &/R`\(hEA  
vector < int *> vp( 10 ); qKNX^n;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `B'*ln'r5  
/* --------------------------------------------- */ mO<sw  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &~gqEl6RF  
/* --------------------------------------------- */ B7BXS*_b  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); U+:oy:mz  
  /* --------------------------------------------- */ [!1z; /  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); mC OJ1}  
/* --------------------------------------------- */ -;9pZ'r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); kzU;24"K  
Elth xj  
65X31vU  
l,AK  
看了之后,我们可以思考一些问题: FdwT  
1._1, _2是什么? ;Yo9e~  
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。 Q M7z .  
2._1 = 1是在做什么? W _j`'WN/  
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{KWBk.1  
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。 {];4  
%.^8&4$+  
jusP aAdW  
三. 动工 ;ELQIHnD"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8&snLOU -Q  
^@f%A<  
y\0<f `v6  
M7z>ugk"  
template < typename T > Fq3[/'M^  
class assignment !#cZ!  
  { E><!Owxt/  
T value; t95hI DtD  
public : ^,S\-Uy9  
assignment( const T & v) : value(v) {} S~^0 _?  
template < typename T2 > ]}z;!D>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } uV1H iv-  
} ; DF D5">g@  
<<F#Al  
s '%KKC  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &We1i &w  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment e  iS~*@  
- bL 7M5  
^aVoH/q*C  
=w &%29BYq  
  class holder <}'hkEh{d=  
  { $$C5Q;7w!  
public : *UVjN_na5  
template < typename T > .&2pZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const EN@LB2  
  { N{n}]Js1D-  
  return assignment < T > (t); Yh/-6wg  
} H8 yc<  
} ; v8g3]MVj3  
YLk; ^?  
L^PZ\OC  
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: ?#]K54?  
0^44${bA  
  static holder _1; 5xW)nEV  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;aYPv8s~,:  
J{72%S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6suB!XF;  
而不用手动写一个函数对象。 <x@\3{{U  
'qLk"   
aq3evm  
p}uT qI  
四. 问题分析 G-oC A1UdN  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 n`f},.NM|  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 #f]R:Ix>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 xXO& -v{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %z! w- u+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [ d<|Cde  
q|2{W.P5qi  
五. 问题1:一致性 `xe[\Z2  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Y>!9P\Xe  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >>krH'79  
yZI4%fen  
struct holder >rlQY>5pH  
  { 'ntb.S)  
  // ^8)&~q*  
  template < typename T > _%l+v  
T &   operator ()( const T & r) const [a;lYsOsJ  
  { eG # (9  
  return (T & )r; d T/*O8  
} Bt,qG1>$-  
} ; fT._Os?i  
{d(PH7R  
这样的话assignment也必须相应改动: Y'/`?CK  
R#tz"T@  
template < typename Left, typename Right > $Z 10Zf=  
class assignment 7|zt'.56[  
  { /@FB;`'  
Left l; aVuan&]*=  
Right r; 05*_h0}  
public : )Tngtt D  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2bX!-h  
template < typename T2 > -j3 -H&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } KGi@H%NN  
} ; 9YHSL[  
/Re1QS  
同时,holder的operator=也需要改动: 0x# 6L  
aC3\Hs  
template < typename T > l=9 &  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const DJ} xD&G  
  { *-+~H1tP  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %n}fkj'  
} 9ciL<'H\  
?RWd"JTGue  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 rA*,)I_v@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 b,T=0W  
[$[t.m  
return l(rhs) = r; | nry^zb  
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。 rF~q"9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: idO3/>R [  
AaTtY d  
template < typename Tp > ' 1P_*  
class constant_t =5Q;quKu^5  
  { gK)B3dH*&  
  const Tp t; 4Hzbb#  
public : fil6w</L  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} SVq7qc9K?  
template < typename T > w5n>hz_5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =j;o, J:(  
  { \ vJ*3H6  
  return t; K&|zWpb  
} T82=R@7  
} ; 7KM!\"PM  
bMSF-lQ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /-|xxy  
下面就可以修改holder的operator=了 r456M-~  
eHnC^W}|s  
template < typename T > APc@1="#J  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }|SVt`n  
  { =Fj : #s  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); IwH ,g^0\  
} ["L?t ^*G  
:cC`wX$  
同时也要修改assignment的operator() $^ >n@Q@&L  
,JZ@qmQ,  
template < typename T2 > tQl=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;QE Gr|(  
现在代码看起来就很一致了。 UT{N ly8u  
uo%O\} #u9  
六. 问题2:链式操作 A1'IK.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 EvECA,!i  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 "V:UQ<a\  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 @K+u+} R  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 0?`#ko7~d  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 15s?QSKj  
}Ql;%7  
template < typename T > X@D3  
struct result_1 ljf9L:L  
  { Sv>aZ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; gTQ6B,`/8  
} ; Z'j<wRf  
d*AV(g#B  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: EwOTG Y{0p  
<_Lo3WGwc  
template < typename T > "1nd~ BBOw  
struct   ref &a(w0<  
  { {Y/  
typedef T & reference; 3&*%>)  
} ; ){(cRB$  
template < typename T > p_nrua?  
struct   ref < T &> ;kFp)*i  
  { "l@~WE  
typedef T & reference; v m$v[  
} ; +I~?8*  
[&4y@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >L(F{c:  
z>&D~0  
template < typename T > 97 g-*K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3z ry %qV=  
  { x SUR<  
  return l(t) = r(t); ZN1p>+oY!  
} b$ eJH  
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。 GJ$,@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 bpILiC  
oe<Y,%u"6  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 %In"Kh*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  (M=Br  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /6fPC;l  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !K2[S J  
最后的布局是: yUG5'<lX  
                Add PLyu1{1" z  
              /   \ 5C&f-* Bh  
            Divide   5 {V&7JZl,/  
            /   \ |)_R bqZ  
          _1     3 IY:O?M  
似乎一切都解决了?不。 R}VL UL$  
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。 LKZI@i)  
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。 {?iqO?  
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: _7<U[63  
V Y3{1Dlf  
template < typename Right > Ss:,#|   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const K6U>Qums  
Right & rt) const a8 1%M  
  { MD)"r>k  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <j#EyGAV  
} ChGM7uu2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 lN'/Z&62  
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。 @FV;5M:I  
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。 e2fct|'  
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。 \2,18E  
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。 &^H "T6  
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? U!5*V9T~ J  
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: ni> ;8O]=  
{+:XVT_+  
template < class Action > Q(6(Scp{  
class picker : public Action :ct+.#  
  { a:}"\>Aj  
public : { 1%ZyY  
picker( const Action & act) : Action(act) {} bEKLameKv  
  // all the operator overloaded r\d:fot  
} ; =@ZtUjcJx  
HH?*"cKF~  
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。 @45H8|:k  
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: ~S6{VK.  
o3qv945  
template < typename Right > ]Qr8wa>Z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const u2]g1XjeG  
  { E+zn\v  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !@ {[I:5  
} F*}Q^%  
6 W;k IoB  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,d>~='  
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。 rj~ian  
Pfx71*u,  
template < typename T >   struct picker_maker _KVB~loT  
  { )`mF.87b&h  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3SDWR@x&  
} ; 5R`6zhf  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 03WRj+w  
  { "NH+qQhs  
typedef picker < T > result; p,\bez  
} ; J.2]km  
X#,[2&17Fh  
下面总的结构就有了: O^weUpe\  
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。 gsWlTI  
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。 [; ?{BB  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }]+}Tipd  
至此链式操作完美实现。 ws>Iyw.u  
r/sRXM:3cZ  
-#;VFSz,9*  
七. 问题3 oy bzD  
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。 9~'Ip7X,!  
f^sb0nU  
template < typename T1, typename T2 > -!G#")<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L_ qv<iM$  
  { H0 n@kKr  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); zMzf=~  
} <VR&= YJ  
zRoEx1  
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 $m>N  
u|>U`[Zpj  
template < typename T1, typename T2 > 'Oy5G7^R  
struct result_2 :$Q]U2$mPS  
  { 5uJP) S?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; sFM>gG  
} ; ?Wz(f{Hm  
YZ:'8<  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? p z+}7  
这个差事就留给了holder自己。 Xa%&.&V  
    h8= MVh(I  
%%,hR'+|  
template < int Order > UFAMbI  
class holder; p9}c6{Wp  
template <> 2td|8vDA  
class holder < 1 > 2X;0z$  
  { vua1iN1  
public : ($ B ]9*  
template < typename T > <_{4-Q>S3#  
  struct result_1 {S"  
  { 8j+:s\  
  typedef T & result; bb0McEQy  
} ; k#:@fH4{PA  
template < typename T1, typename T2 > ny_ kr`$42  
  struct result_2 /Zeg\}/4[  
  { i&'^9"Z)O  
  typedef T1 & result; Or#+E2%1E  
} ; U>B5LU9&  
template < typename T > g9weJ6@}M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GKsL~;8"  
  { 3|'#n[3  
  return (T & )r; >&Ui*  
} {Fp`l\,  
template < typename T1, typename T2 > OxHw1k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !%RJC,X  
  { gQpD]p%k  
  return (T1 & )r1; LY88;*:S  
} hzuMTKH9  
} ; HSr"M.k5  
WVT5VJ7*  
template <> sg6w7fp>  
class holder < 2 > At[n<8_|  
  { .M53, 8X  
public : qvfAG 0p  
template < typename T > 6|9g4@Hy  
  struct result_1 Q1ABnacR  
  { n"<GJ.{  
  typedef T & result; [,o5QH\Etq  
} ; WP% {{zR$  
template < typename T1, typename T2 > &W)+8N,L  
  struct result_2 jY#(A23  
  { y5AXL5  
  typedef T2 & result; ]dGr1 ncu  
} ; \A3>c|  
template < typename T > /VmCN]2AZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vA "`0  
  { +.gf]|  
  return (T & )r; EDgob^>  
} [nN\{"~O  
template < typename T1, typename T2 > 9OQ0Yc!3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~g K-5}%!  
  { A}#]g>L  
  return (T2 & )r2; AK~`pq[.  
} HV$9b~(  
} ; &8X .!r`f  
4*D fI  
O'!r]0Q  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 _/N'I7g  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &Xn8oe  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: bU:}ZO^S  
J2oWssw"  
return l(i, j) = r(i, j); x#:BE  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  [`hE^chd  
e$ XY\{  
  return ( int & )i; A'~%_}  
  return ( int & )j; \&\_>X.,  
最后执行i = j; :!+}XT7)/  
可见,参数被正确的选择了。 (/"K+$8'  
4[LLnF--  
~<2 IIR$H  
!sfXq"F  
HvqF@/xh  
八. 中期总结 ,TKs/-_?  
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: +&7[lsD*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 JGk3 b=K  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Xx3 g3P  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor F}6DB*  
.)"_Q/q  
0|fb< "  
(xZr ]v ]U  
? fbgU  
?Y? gzD  
九. 简化 eK Z@ FEZ  
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。 ?Do^stq'4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 kCaO\#ta  
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: V>b2b5QAH,  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 P+)qE6\  
  +-*/&|^等 ibd$%;bX3  
2. 返回引用。 e2]4a3  
  =,各种复合赋值等 "3{#d9Gs  
3. 返回固定类型。 H&w:`JYDL3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +Dx1/I  
4. 原样返回。 NJ;"jQ-  
  operator, mR{CVU  
5. 返回解引用的类型。 DA<F{n.Z:  
  operator*(单目) ==QWwPpA  
6. 返回地址。 kz ZDtI)  
  operator&(单目) doP$N3Zm  
7. 下表访问返回类型。 ,?l~rc  
  operator[] U@Z>/ q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 q,[k7&HS  
  operator<<和operator>> Nls83 W  
T>}0) s  
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。 z%(Fo2)^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,:D=gQ@`  
FJP< bREQ  
template < typename Left > c |>=S)|  
struct value_return e^j<jV`1  
  { , N53Iic  
template < typename T > `W@T'T"  
  struct result_1 F%xK"l`&  
  { Og,Y)a;=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; O0^?f/&k  
} ; J,f/fPaf7  
6cM<>&e  
template < typename T1, typename T2 > \+-zRR0  
  struct result_2 Q,{^S,s<   
  { 4-mVB wq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; PK_s#uC  
} ; |xn#\epy@  
} ; 'T\dkSJv;V  
>lrhHU  
v=!YfAn  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Yc^%zxub  
6?N4l ]l  
下面我们来剥离functor中的operator() "'m)VG  
首先operator里面的代码全是下面的形式: l^\(ss0~  
)zU:  
return l(t) op r(t) 089 k.WG  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) e}c&LDgU  
return op l(t) +b^]Pz5  
return op l(t1, t2) ~.J,A\F  
return l(t) op 6B0# 4Qrv  
return l(t1, t2) op 4o<*PPA1  
return l(t)[r(t)] Z7fg 25  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;B~P>n}}_]  
Ojq]HM6f  
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: }Z\wH*s`  
单目: return f(l(t), r(t)); gV8"V Zg2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); CK0l9#g  
双目: return f(l(t)); e+.\pe\  
return f(l(t1, t2)); >H>gH2qp  
下面就是f的实现,以operator/为例 (9 sIA*,}  
9Hd;35 3Q  
struct meta_divide UUeB;'E+  
  { R_^/,^1  
template < typename T1, typename T2 > .h4\{|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) rEdY>\'  
  { Tk*w3c"$  
  return t1 / t2; w&Y{1rF>  
} XM/vDdR  
} ; qj!eLA-aD  
|Y},V_@d  
这个工作可以让宏来做: PY`L$e  
[ %}u=}@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Pao%pA.<  
template < typename T1, typename T2 > \ I9Eu',  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }XR : 2  
以后可以直接用 9@K.cdRjQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2#vv$YD  
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 a^t?vv  
(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。。。) ~=En +J}*  
s =Umj'1k  
`]=oo%(h  
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 kkS~4?- *  
t{dSX?<nt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c)}2K0  
class unary_op : public Rettype c>HK9z{  
  { !2tW$BP^  
    Left l; sbj";h=E  
public : >\2:\wI  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %0,-.(h  
^e Gue  
template < typename T > Nc)J18  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +9XQ[57  
      { t *G/]  
      return FuncType::execute(l(t)); WC,+Cn e  
    } 8X$LC  
445o DkG  
    template < typename T1, typename T2 > 'zZcn" +!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I.'b'-^  
      { (:pq77  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )IL #>2n?  
    } :hRs`=d"r  
} ; \ HZ9S=  
r?/A?DMe  
)$ Mmn  
同样还可以申明一个binary_op @n&<B`/  
L';MP^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 44ed79ly0)  
class binary_op : public Rettype uI~S=;o  
  { .w?(NZ2~  
    Left l; (1R?s>3o  
Right r; N|g;W  
public : #R0A= !  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} BYrZEVM9  
zSEs?  
template < typename T > ;%C'FV e]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q/ms]Du  
      { 4mjgt<`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); l_tw<`Ep  
    } g*UMG>  
 +=q)  
    template < typename T1, typename T2 > G!N{NCq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #oeG!<Mn  
      { /cr}N%HZB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); j%u-dr  
    } LQ11ba  
} ; f/,>%j=Ms  
#11NPo9  
xT&(n/  
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 B(?Yw>Xd[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =L|tp%!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1n5(S<T  
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。 KlV:L 4a~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0Sq][W=  
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。。。 xkNyvqcw  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \0l>q ,  
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) ?bZovRx  
下面是修改过的unary_op D\w h;r  
v~3B:k:?l  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ho DVn/lr  
class unary_op *-W#G}O0  
  { /={Js*  
Left l; &AVpLf:?  
  .:p2Tbo  
public : EN{]Qb06A  
a,F&`Wg  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} YjF|XPv+ l  
Y2B &go  
template < typename T > ~R$~&x(b  
  struct result_1 >Rvx[`|O!m  
  { }+o:j'jB  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; WW+l'6.  
} ; ETp%s{8  
E$9 Ys  
template < typename T1, typename T2 > nJ4@I7Sk;  
  struct result_2 QB.J,o*XD4  
  { 4'$g(+z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;.xoN|Per  
} ; }X GEX:1K  
X[#zCM  
template < typename T1, typename T2 > h)~=Dm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DeR='7n  
  { ]E  =Iu  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); DG4 d"Jy  
} G}5#l  
q$1PG+-  
template < typename T > gtUUsQ%y.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :o:e,WKxb  
  { DAo~8H  
  return OpClass::execute(lt(t)); =@TQ>Qw%b  
} LIg{J%  
]9}HEu;1M  
} ; sr@j$G#uW5  
G-9iowS/A  
w9 w%&{j  
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 BpX6aAx  
好啦,现在才真正完美了。 E\gim<]  
现在在picker里面就可以这么添加了: Y#!h9F  
cA6lge<{~  
template < typename Right > %OgS^_tu  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const cyxuK*x<  
  { As+t##gN  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); qfcYE=  
} JG{j)O|L  
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。 Xf)|Pu  
[{C )LDN  
drs B/  
<b/~.$a'  
*T0q|P~o%  
十. bind p4p@^@<>X  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 0Z{j>=$  
先来分析一下一段例子 nx0K$ Ptq  
#+$Q+Z|6k  
Scv#zuv_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }w4QP+ x  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +a^F\8H  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 L@JOGCYy  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。  |W<+U  
我们来写个简单的。 \QU^>2 3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: DWdW,xG  
对于函数对象类的版本: Wu)>U  
%LYnxo7#C  
template < typename Func > tpuYiL  
struct functor_trait wcDRH)AW.  
  { u^029sH6j  
typedef typename Func::result_type result_type; qC'{;ko  
} ; ah~Y eJp  
对于无参数函数的版本: NH_<q"gT  
TIvRhbu  
template < typename Ret > v9T_&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Z4IgBn(Z_}  
  { %Qk/_ R1   
typedef Ret result_type; soCi[j$lH  
} ; ]~Y<o  
对于单参数函数的版本: KD^N)&k^Kp  
3P;>XGCxZ  
template < typename Ret, typename V1 > 3j3N!T9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?.Pg\ur  
  { S;]*)i,v  
typedef Ret result_type; _ 84ut  
} ; U4G`ZK v(!  
对于双参数函数的版本: " LJq%E  
F`9]=T0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "--t e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > VE8;sGaJ  
  { `O'`eY1f  
typedef Ret result_type; ;j2vHU#q-  
} ; ;qBu4'C)T  
等等。。。 qoAj] ")  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ES40?o*]x  
6d+p7x  
template < typename Func > #h/Mbj~S  
struct func_return f|sFlUu&  
  { VsA'de!V4[  
template < typename T > xZV1k~C  
  struct result_1 tY <Z'xA?  
  { ;,]P=Ey  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; + T8B:  
} ; 2=_g f  
W2.qhY5  
template < typename T1, typename T2 > Bp@v,)8*  
  struct result_2 gJM`[x`T  
  { (T2m"Yi:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rl0<Ls  
} ; "U7qo}`I  
} ; GQ |Mr{.;  
<qGu7y"  
7NJhRz`_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 h9eMcCU  
`hb%+-lj+  
template < typename Func, typename aPicker > AFAAuFE"  
class binder_1 8(* [Fe9  
  { v,ju!I0.  
Func fn; .?l\g-;=  
aPicker pk; F;]%V%F.X  
public : x7$}8LZ"B  
#t+d iR  
template < typename T > H *)NLp  
  struct result_1 J_;o|gqX  
  { =W'Ae,&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; rEF0oJ.  
} ; $*?,#ta  
%V nbmoO  
template < typename T1, typename T2 > ow]053:i  
  struct result_2 Bi{$@n&?f  
  { Sm5H_m!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 87YyDWTn  
} ; ^U!0-y  
y`=]T>X&x  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} k`N^Vdr  
?F3h)(}  
template < typename T > Ct>GYk$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {lc\,F*$  
  { %ALwz[~]  
  return fn(pk(t)); >m$ 1+30X  
} j{Q9{}<e  
template < typename T1, typename T2 > \7'+h5a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v'3J.?N  
  { ^RI?ybDd  
  return fn(pk(t1, t2)); $\U 4hHOo  
} l~$+,U&XNe  
} ; # }y2)g  
XD2v*l|Po  
2_Z ? #Y  
一目了然不是么? $F5 b  
最后实现bind U3dwI:cG  
V]db'qB\  
|mw.qI|  
template < typename Func, typename aPicker > R)m'lMi|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) m+T;O/lG0{  
  { V6,H}k   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); mUik A9u5=  
} Rw0qcM\>|  
}|8_9Rx0*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Y<%@s}zc  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 LHo3 Niy.  
JAem0jPC8  
十一. phoenix m3/O.DY%0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: y#z  
7V!*NBsl  
for_each(v.begin(), v.end(), MjC_ (cs  
( HK0! P*  
do_ '$ t  
[ lSVp%0jR  
  cout << _1 <<   " , " waj0"u^#  
] I$Op:P6.E  
.while_( -- _1), S(*sw 0O@+  
cout << var( " \n " ) ?q{ ,R"  
) 2Tp1n8FV  
); [R^i F  
(<xfCH F5  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: >8#X;0\Kj  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor GkTiDm?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 dQA'($  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 67G?K;)e  
r\-uJ~8N  
T^k7o^N>  
template < typename Cond, typename Actor > @v)p<r^M">  
class do_while V8C:"UZ;  
  { oldA#sA$  
Cond cd; %,@e^3B  
Actor act; R5 - @  
public : o.!~8mD  
template < typename T > CFMo)"  
  struct result_1 OuID%p"O  
  { sHt].gZ  
  typedef int result_type; `tA" }1;ka  
} ; qzKdQ&vO  
d\|?-hY`[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =C8?M  
K<SyC54  
template < typename T > vyK7I%T'R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c4^ks&)'  
  { Mh:L$f0A%O  
  do .ps-4eXF  
    { 8<pzb}xK  
  act(t); Cz\e w B  
  } * K D I}B>  
  while (cd(t)); lm-dW'7&  
  return   0 ; j<V Fn~*_  
} Q  Nh|Wz  
} ; 5HkKurab  
QkEvw<  
}@'$b<!B  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). RI 5yF  
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。 Wz49i9e+d  
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。 &_dt>.  
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。 Rg\z<wPBG  
下面就是产生这个functor的类: eTI%^d|  
cu7hBf j  
B%)%  
template < typename Actor > 5cL83FQh  
class do_while_actor zZPuha8  
  { ]@j*/IP  
Actor act; B(LWdap~  
public : Vd,jlt.t  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} mZtCL  
V:In>u$QJ!  
template < typename Cond > 3G,Oba[$<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8uc1iB  
} ; v5!d$Vctu  
p Dx1z|@z  
QR c{vUR&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 bH7X'%r  
最后,是那个do_ Q('r<v96  
\r;#g{ _  
xu/cq9  
class do_while_invoker Zd^rNHhA  
  { .zA^)qgL  
public : 0%9 q8 M;  
template < typename Actor > d A@]!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Y;dz,}re  
  { GY6`JWk  
  return do_while_actor < Actor > (act); f=(?JT  
} |%F=po>w  
} do_; tvkb~  
\8)U!9,$nn  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *xx'@e|<;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1tEgl\u\  
最后来说说怎么处理break和continue *W4m3Lq  
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。 /[a~3^Gs^  
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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