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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #$I@V4O;#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 "XR=P> xk  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, @up,5`  
_&uJE&xl}  
+;?mg(:  
,~1'L6Ri?  
  class filler mGjB{Q+  
  { "bm|p/A  
public : v Y0bK-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;=Ma+d#  
} ; >>y`ap2%V  
Vr1}Zv3K'  
j uA@"SG  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: RdYmh>c  
 zm"  
Xp:A;i9  
@C)s4{V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #ibwD:{  
c*;oR$VW  
2n:<F9^"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 um.ZAS_kmc  
~_\Ra%  
rH3U;K!  
u?=mh`  
二. 战前分析 IT| h;NUG  
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。 r#sg5aS7O|  
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 ?zW'Hi  
k=]e7~!  
V<QpC5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ew/MSl6}  
  /* --------------------------------------------- */ y, l[v39  
vector < int *> vp( 10 ); \@gV$+{9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #a e@VedM  
/* --------------------------------------------- */ 5pCicwea#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >C0B!MT?3%  
/* --------------------------------------------- */ 7=P)`@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *k{Llq  
  /* --------------------------------------------- */ 9@*pC@I)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); yu;EL>G_AY  
/* --------------------------------------------- */ :zHSy&i`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Tn7Mt7h  
o?baiOkH  
@]Jq28  
uw+nll*W%  
看了之后,我们可以思考一些问题: Z",0 $Gxu  
1._1, _2是什么? G_F_TNO  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 E{,Wp U  
2._1 = 1是在做什么? 1)z'-dQ-5$  
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。 8{>|%M  
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。 !VD$uT  
$DDO9  
Zux L2W  
三. 动工 f#s6 'g  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: EXSH{P O+  
f7&ni#^Ztj  
$<-a>~^Tp  
59.$;Ip;g  
template < typename T > i+`8$uz  
class assignment +3))G  
  { ozOc6  
T value; WI1Y P0V  
public : 3o rSk  
assignment( const T & v) : value(v) {} C6>_ wl]  
template < typename T2 > s)\PY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ( #dR\Di  
} ; 0*MUe1{  
Mc?_2<u-  
! Vl)aL  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `Am|9LOT  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment nk!uO^  
ub?dfS9$_  
Y$OE[nGi%X  
R*6TS"aL  
  class holder O]I AIM  
  { IR"C?  
public : ^C K!=oO  
template < typename T > BD"Dzq  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  D?Beg F  
  { i6bUJtL  
  return assignment < T > (t); /%g@ ;  
} OsOfo({I_  
} ; 92j[b_P  
B/16EuH#  
y_: {p5u  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: :"y2u   
I!!cA?W  
  static holder _1; +184|nJ<2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &t UX(  
blomB2vQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jct=Nee|  
而不用手动写一个函数对象。 eJf]"-  
=Fe4-B?I  
SOPair <r  
I`+,I`~u  
四. 问题分析 /pRv i>_(:  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 y /vc\e  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 # ,H!<X;SS  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ho#nM_ q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `j3 OFC{7E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `)$G}7cRUH  
F(j;|okf;  
五. 问题1:一致性 B W)@.!C  
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?| #HP-ne; #  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 SWtqp(h]'  
X6}W]  
struct holder 8@doKOA~T  
  { k"=*'  
  // { Mf-?_%  
  template < typename T > $J<WFDn9  
T &   operator ()( const T & r) const F7<u1R x]  
  { leF!Uog  
  return (T & )r; 9 7HI9R  
} o;DK]o>kH  
} ; e2fv%  
EajJv>X7  
这样的话assignment也必须相应改动: >tkz%;6  
r=37Q14v  
template < typename Left, typename Right > {\k }:)  
class assignment /:!l&1l:p  
  { EXbZ9 o*  
Left l; )Ft+eMYti[  
Right r; #I MaN%  
public : \FX"A#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z&c}  
template < typename T2 > |bQF.n_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z{t `f[  
} ; gB%"JDn8  
*Ej;}KSv  
同时,holder的operator=也需要改动: V^!^wLLi  
g9;s3qXiG  
template < typename T > T#6g5Jnsp  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const kVCWyZh4  
  { LN.*gG l  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /oJ &\pI  
} U8gj\G\`  
$e4N4e2x/  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 R-<8j`[0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 g'w"U9tjO  
~xDu2 -5  
return l(rhs) = r; _E8Cvaob  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 -{C Gn5]_#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: f.%3G+  
o~CEja &(  
template < typename Tp > jAcKSx$}y"  
class constant_t *"Iz)Xzc`  
  { yJ ]Va $M  
  const Tp t; _NwHT`O[  
public : IG\Cj7{K^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ahbh,U  
template < typename T > z Fj|E  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const V?0IMc  
  { /:{4,aX2  
  return t; 2A";o E  
} f8WI@]1F  
} ; 79}jK"Gc  
mN.[bz  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _!vy|,w@e  
下面就可以修改holder的operator=了 SYf1dbc..u  
|*b-m k  
template < typename T > \RPwSx  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |'P$zMAF  
  { yH43Yo#Rk  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Jd v;+HN[  
} \/\w|j  
9;\mq'v%  
同时也要修改assignment的operator() <Uj9~yVN]  
S-3hLw&?  
template < typename T2 > /NiD#s0t  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `$6~QLUf  
现在代码看起来就很一致了。 Wi!"V cn  
eV(9I v[  
六. 问题2:链式操作 djw\%00&#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4$ihnb`DQN  
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。 @^.W|Zh[&  
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。 ZMiOKVl  
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。 bX:h"6{=R  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6@8z3JW.A  
z5~W >r  
template < typename T > FY^Nn  
struct result_1 N]| >\  
  { H|wP8uQC  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +w?R4Sxjn  
} ; <;~u@^>  
s/C'f4  
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: <LXx_{=:  
NW 2`)e'  
template < typename T > m_Q&zp["  
struct   ref  O&|<2Qr  
  { ^->S7[N?  
typedef T & reference; +DR$>a  
} ; NsM`kZM4H  
template < typename T > Qe ip h  
struct   ref < T &> q}VdPt>X/  
  { ~gMt U  
typedef T & reference; +Y~5197V  
} ; !3mt<i]a"  
=EA:fq  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: R(VOHFvW6  
SUUN_w~  
template < typename T > G\;6n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6X m'^T  
  { g; ] '  
  return l(t) = r(t); { $yju_[  
} &g^*ep~|#  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 7X/t2Vih@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 zhFm2  
aVc{ aP  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 2@GizT*mA  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: p WJ EFm  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 S**eI<QFSk  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]- `wXi"  
最后的布局是: +>vKI8g*RH  
                Add NM![WvtjW  
              /   \ E BBd  
            Divide   5 V8TdtGB.|h  
            /   \ bSX/)')jU  
          _1     3 x4H#8ZK!  
似乎一切都解决了?不。 F!0iM)1o  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 VK1B}5/  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 IY#:v%U  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: oR=i5lAU  
z"UC$  
template < typename Right > :\His{%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const TxP +?1t  
Right & rt) const n%J=!z3  
  { H%>4z3n   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %sr- xE  
} d>8" -$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 o5F:U4sG  
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。 %(lO>4>|  
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。 X(nyTR8  
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。 )XK\[tL  
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。 #T^2=7 w  
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? NEri{qxm  
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: ^1bslCe   
!ou#g5Q@z  
template < class Action > A:r?#7 Ma  
class picker : public Action J}X{8Ds9  
  { - Fbp!*. u  
public : gtA34iw  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +ZOiL[rS  
  // all the operator overloaded IL %]4,  
} ; '|^:,@8P9  
#lLUBJ#:  
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。 GYaP"3Lu  
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: P6 OnE18n  
2Kz+COP+  
template < typename Right > !-f Bw  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?W'p&(;  
  { w!7\wI[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m,E$KHt (  
} p%"dYH%]&0  
tUJRNEg  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5XZ! yYB?  
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。 F`nQS&y  
}6c>BU}DF  
template < typename T >   struct picker_maker J/?Nf2L4  
  { KeQcL4<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;"wCBuXcu  
} ; 3`HK^((o  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > dq[h:kYm  
  { ;hX(/T  
typedef picker < T > result; }9'`3vsJ  
} ; d!y*z  
@Iv;y*y  
下面总的结构就有了: dw bR,K  
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。 'jtC#:ePK  
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。 zN4OrG 0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 QOF@Dv Q  
至此链式操作完美实现。 u]J@65~'b  
O<gfZ>  
$"^K~5Q  
七. 问题3 )u)=@@k21  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 L_8zZ8 o  
g>@JGzMLP  
template < typename T1, typename T2 > S\e&xUA;|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W7i|uTM  
  { Tu#< {'1$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,^#Jw`w^  
} *U?O4E9  
/U~|B.z@6  
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: (jgk! 6  
k9^Hmhjw  
template < typename T1, typename T2 > Bh>L"'.2  
struct result_2 B`5<sW  
  {  QHEtG2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; eU?hin@X  
} ; yB*,)x0 @  
gE-y`2SU  
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? }]?Si6_ZZ  
这个差事就留给了holder自己。 0B NLTRv  
    P3$eomX'  
_'u]{X\k{J  
template < int Order > 4q$~3C[  
class holder; /:&!o2&1H  
template <> Zp_(vOc  
class holder < 1 > J3K=z  
  { Y?VbgOM)  
public : tT$OnZu&  
template < typename T > 5,RUPaE  
  struct result_1 mP(3[a_Q  
  { kIrrbD  
  typedef T & result; Hd|l6/[xz  
} ; L[` l80  
template < typename T1, typename T2 > W .7rHa  
  struct result_2 OG,P"sv  
  { R$awgSE  
  typedef T1 & result; ${+u-Wfau  
} ; nR!e(  
template < typename T > y}Ky<%A!P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;t`  ?|  
  { A KNx~!%2  
  return (T & )r; DHidI\*gT  
} &J[a.:..  
template < typename T1, typename T2 > l^B.iB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h`fVQN.3  
  { B~Q-V&@o  
  return (T1 & )r1; [&Xp]:M'D  
} <P9fNBGa  
} ; BxY t*b%  
D7ex{SVA)  
template <> bQll;U^A  
class holder < 2 > T:|/ux3  
  { T X`X5j  
public : J3Mb]X)_}  
template < typename T > jjpYg  
  struct result_1 7*'/E#M  
  { H^_,e= j  
  typedef T & result; Nz{dnV{&x;  
} ;  s>rR\`  
template < typename T1, typename T2 > ]n ?x tI  
  struct result_2 ijI/z5  
  { #F*|@  
  typedef T2 & result; :fRXLe1=  
} ; _Fb}zPU!  
template < typename T > gjF5~ `  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 93-Y(Xx)bY  
  { TFVQfj$r  
  return (T & )r; ^}3^|jF  
} [+#m THX  
template < typename T1, typename T2 > TyxIlI4"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lwnO  
  { r^9l/H~ $  
  return (T2 & )r2; ;'!x  
} &9k~\;x  
} ; SpH|<L3  
c,UJ uCZ  
3f|}p{3  
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> >。 a|ftl&uk  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -luQbGcT3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ! VwU=5  
PN}+LOD<t  
return l(i, j) = r(i, j); }v1wpv/b(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 5<?Ah+1  
?z ,!iK`  
  return ( int & )i; ?7{U=1gb$  
  return ( int & )j; ];r! M0  
最后执行i = j; PSrx !  
可见,参数被正确的选择了。 ,|%KlHo^  
;w{<1NH2+.  
s"(RdJ-,  
:XKYfc_y  
O5dS$[`j\p  
八. 中期总结 Da^q9,|  
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: ;qx#]Z0 <  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,CE/o7.FG  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 P jQl(v&O  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor T+8Yd(:hX  
N#w5}It  
`RTxc  
#-az]s|N  
Bz+oM N#XJ  
W5j wD  
九. 简化 OqGp|`  
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。 a[ {qb  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 OT#@\/>  
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: w0QtGQ|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 QE]@xLz   
  +-*/&|^等 xL* psj  
2. 返回引用。 1nVQYqT_  
  =,各种复合赋值等 $`pf!b2Z  
3. 返回固定类型。 +in)(a.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) '2,~'Zk  
4. 原样返回。 B=Hd:P|  
  operator, AXw qN:P}  
5. 返回解引用的类型。 EPo)7<|>  
  operator*(单目) Gz`Jzh j  
6. 返回地址。 7uBx  
  operator&(单目) goM;Pf "<  
7. 下表访问返回类型。 'CBwE&AL  
  operator[] WC_.j^sW  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~z^l~Vyg?  
  operator<<和operator>> gI:g/ R  
pEB3 qGA  
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。 'r'=%u$1C  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: y"?`MzcJ0  
3}L3n*Ft#.  
template < typename Left > Ff<cY%t  
struct value_return ] 0i[=  
  { mR}8}K]L  
template < typename T > Aez2n(yac  
  struct result_1 %Z;RY5  
  { EeaJUK]z9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /%YW[oY{V  
} ; nC:T0OJv  
~B<\#oO  
template < typename T1, typename T2 >  &_)P)L  
  struct result_2 }$?FR  
  { o!xCM:+J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; zU5@~J  
} ; ft"-  
} ; o HK   
'O%*:'5k  
`(W"wC   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait pbzt8 P[  
:GvC#2 p  
下面我们来剥离functor中的operator() [_N1 .}e  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -=-^rQx9  
Yjg$o:M  
return l(t) op r(t) Vy& X1lG:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) dcKpsX  
return op l(t) a- *sm~u  
return op l(t1, t2) `!8\ |/  
return l(t) op "t2T*'j{  
return l(t1, t2) op 5a |R  
return l(t)[r(t)] Zl_sbIY  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] cg )(L;  
IO7z}![V;  
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: G-CL \G\n  
单目: return f(l(t), r(t)); zDg*ds\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); W *0!Z:?  
双目: return f(l(t)); U/c+j{=~  
return f(l(t1, t2)); y^r'4zN'  
下面就是f的实现,以operator/为例 c| %5SA  
azZ|T{S  
struct meta_divide :F d1k Jm  
  { Rd(8j+Q?ps  
template < typename T1, typename T2 > 7Kym|Zg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~ESw* 6s9  
  { + s}!+I8 P  
  return t1 / t2; OL1xxzo  
} \Vv)(/q{  
} ; l|842N@1  
8y<mHJ[B  
这个工作可以让宏来做: C,;?`3bH@  
+R?E @S  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ fq1w <e  
template < typename T1, typename T2 > \ u!xgLf'`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; H28-;>'`  
以后可以直接用 d% @0xsU1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) lf\"6VIsR  
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 "P.sK huo  
(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。。。) &tkPZ*}#1  
.}E<,T  
!:d\A  
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 W)`>'X`  
FoIK, MdJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oCwep^P(v  
class unary_op : public Rettype ZSlK   
  { 2SC'Z>A  
    Left l; SFzoRI=qG  
public : zt((TD2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'bv(T2d~~  
*{JD= ua  
template < typename T > :wzbD,/M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I9TNUZq('  
      {  :A#'8xE/  
      return FuncType::execute(l(t)); 5 Bcmz'?!  
    } =M{&g  
^=I[uX-3ue  
    template < typename T1, typename T2 > NgGpLdaC2v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v&sp;%I6=  
      { 823y;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); AzGbvBI&V  
    } D9(4%^HxV1  
} ; fk#Ggp<  
z:n JN%Qb  
"{{@N4^  
同样还可以申明一个binary_op E?0RR'  
54JI/!a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b9f5  
class binary_op : public Rettype v&^N+>p  
  { r|jBKq~  
    Left l; k \t6b1.M  
Right r; 3,+Us B%  
public : LQ$dT#z2A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oxCfSA  
?s0")R&  
template < typename T > XF4NRs  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I#yd/d5^  
      { Erl@] P4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); V6<Ki  
    } :Ea ]baM"  
51%<N\>/4  
    template < typename T1, typename T2 > k/xNqN(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,"5p=JX`  
      { )o_$AbPt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {XS2<!D  
    } i];@e]   
} ; vCR\lR+  
:;x#qtv~Iz  
[h :FJ  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 A`1/g{Ha  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 HQ|{!P\/?U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H Lt;1:b  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 *Oe;JqQkK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *!(?=9[  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 XN' X&J  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 fI(H :N  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 7W#9ki1  
下面是修改过的unary_op hmd,g>J:<  
v3jx2Z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > y+[wlo&WC  
class unary_op j#XU\G  
  { )6zwprH!  
Left l; yYTiAvN  
  z//6yr  
public : ph1veD<ZZ  
_^ @}LVv+E  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} hMs}r,*  
sXSZ#@u,WN  
template < typename T > I1(, J  
  struct result_1 <tTn$<b  
  { mY1$N}8fm  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; j&?NE1D>I  
} ; l>9ZAI\^  
93y.u<,2;  
template < typename T1, typename T2 > f&>Q 6 {*]  
  struct result_2 =l3* { ?G  
  { oM-@B'TK  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %lPF q-  
} ; ]urcA,a  
|3g:q  
template < typename T1, typename T2 > *K\/5Fzl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7[V'3  
  { ^\\cGJ&8c  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *Mqg_} 0Y  
} $wVY)p9Q  
vexQP}N0  
template < typename T > @ B3@M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |^@TA=_  
  { G";yqG  
  return OpClass::execute(lt(t)); $y >J=  
} HWGlC <  
Nr7MSFiL  
} ; _"F(w"|  
TaB35glLY  
=N n0)l  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug t9x.O  
好啦,现在才真正完美了。 Ph.$]yQCc]  
现在在picker里面就可以这么添加了: n4CzReG  
5R,/X  
template < typename Right > 82V xk  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +3t(kQ  
  { 3!CI=(^IY  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); G#CWl),=  
} B69NL  
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。 q^dI!93n|  
H, =??wN  
2&!G@5  
lTdYPqMi  
T cSj `-  
十. bind hgKs[ySo,3  
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。 Cl>'K*$F  
先来分析一下一段例子 m(Bv}9  
ZwF_hm=/[  
f+$/gz  
int foo( int x, int y) { return x - y;} %r~TMU2"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9}2I'7]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 I[<C)IG  
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。 D@4hQC\  
我们来写个简单的。 R`>E_SY  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]b<k%  
对于函数对象类的版本: >&U]j*'4  
m2<sVTN`^  
template < typename Func > ~"}-cl,  
struct functor_trait  D[]vJ  
  { a50{gb#  
typedef typename Func::result_type result_type; r"U$udwjg  
} ; 0Km{fZYq7;  
对于无参数函数的版本: S| !U=&  
2lHJ&fck<  
template < typename Ret > 2fI?P  
struct functor_trait < Ret ( * )() > O&\;BF5:R  
  { UTmX"Li  
typedef Ret result_type; ?exV:OKLb  
} ; Y@^M U->+  
对于单参数函数的版本: m]Z& .,bA  
gnB%/g[_  
template < typename Ret, typename V1 > 7PP76$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > K}! VY`  
  { }3^t,>I=,6  
typedef Ret result_type; t~ Q {\!  
} ; Eh0R0;l5>  
对于双参数函数的版本: Y R#_<o  
=JNoC01D  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > PS!f&IY}[.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Gv6EJV1i  
  { -~v;'zOO  
typedef Ret result_type; vQ26U(7\>  
} ; &kRkOjuk  
等等。。。 hU+sg~E  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )aOg_*~  
4 K{4=uU  
template < typename Func > "DfvoQP  
struct func_return Nm:nSqc  
  { ix$?/GlL  
template < typename T > *w59BO&M4  
  struct result_1 ~%k<N/B  
  { Iz!Blk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "+r8izB  
} ; >Ex\j?  
B.;/N220P  
template < typename T1, typename T2 > qA#!3<  
  struct result_2 *ukugg.  
  { C B=H1+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kiZA$:V8  
} ; dBX%/  
} ; P[?~KNS:/  
-?&wD["y  
%#yCp2  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S3`zB?7,  
 o-_0  
template < typename Func, typename aPicker > ?o"wyF A*  
class binder_1 yx4B!U  
  { a(NN%'fDD  
Func fn; 3 =KfNz_  
aPicker pk; 4[9~g=y>  
public : %f#3;tpC8  
|k{?\(h;  
template < typename T > Se%FqI  
  struct result_1 Nf%jLK~  
  { 88$G14aXEk  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Gc<Jx|Q7  
} ; SVpvx`&kT  
^g$k4  
template < typename T1, typename T2 > 5Q^ L"&0  
  struct result_2 >w9fFm!Q  
  {  Ma0_!|i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d>M&jSCL  
} ; ;l[/<J  
Yi1_oe  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} cH.T6u_%  
t IdH?x  
template < typename T > cmmH)6c>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }"06'  
  { S&Q1Ky^  
  return fn(pk(t)); ,]w -!I  
} cYF R.~p  
template < typename T1, typename T2 > JR<#el  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6+_)(+ c  
  { wciYv,  
  return fn(pk(t1, t2)); :+|b7fF  
} NDm@\<MIzB  
} ; z1aApS  
L"rLalUw  
9 %4Pt=v~d  
一目了然不是么? xAMj16ZF  
最后实现bind h `d(?1  
l!ltgj  
KFor~A# D  
template < typename Func, typename aPicker > !bFa\6]q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) VHsuC$3W  
  { N#Bg`:!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <T[%03  
} B08q/ qi  
E1_FK1*V;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Jvw~b\  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 =i~/.Nu&  
F=kD/GCB  
十一. phoenix %@'9<i8o  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: o^wj_#ai$  
ez%RWck  
for_each(v.begin(), v.end(), 'D#}ce)s#  
( c5>&~^~>Tx  
do_ &STgj|t_  
[ 6Ii2rEzD  
  cout << _1 <<   " , " XA5gosq  
] J xi>1  
.while_( -- _1), g-U'{I5F  
cout << var( " \n " ) ~j" aJ /  
) =L{lt9qQz  
); m1a0uEA G  
"tBdz V  
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: aD8cqVhM3&  
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 =\e}fyuK  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )5_GJm&R9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Mcj4GjV6:"  
VG*BAFs  
{g@Wd2-J}  
template < typename Cond, typename Actor > k$y(H;XA  
class do_while {cnya*  
  { C(b"0>  
Cond cd; Bs =V-0  
Actor act; ?`_US7.@  
public : h`Vb#5 ik  
template < typename T > Yr-a8aSTE5  
  struct result_1 9~I\WjB "  
  { E^zgYkZO  
  typedef int result_type; ZZ A!Y9ia2  
} ; YYr &Jc j  
ZD/>L/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Z^`&Z3s  
TDBWYppM  
template < typename T > gF^l`1f"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8jd<|nYnfc  
  { ji? 0;2Y  
  do 91r9RG>  
    { %/>\`d?  
  act(t); L~x3}o$-o  
  } v Q[{<|K  
  while (cd(t)); #B8`qFpQC  
  return   0 ; 0{F"b'h  
} QIQB  
} ; xr&wV0O '  
FXV=D_G}  
G]E$U]=9r:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >"jV8%!sM  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 (9*s:)zD-  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 o+;=C@,'  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 F')T:;,s  
下面就是产生这个functor的类: bxyEn'vNvQ  
MVg`6&oH  
2`+?s  
template < typename Actor > ;_amgRP7$  
class do_while_actor g-E!*K  
  { DBAJkBs  
Actor act; 9Re605x Q6  
public : T?!^-PD9*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} FH)bE#4  
>C+0LF`U  
template < typename Cond > ?=jmyDXH!  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; pu=T pSZ  
} ; \hdR&f5q  
%\_I% yF  
:{h,0w'd  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  twz  
最后,是那个do_ =vT3SY  
VXQS~#dQj  
ioi0^aM  
class do_while_invoker -))>7skc  
  { h#zx^F1  
public : &YO5N4X~o  
template < typename Actor > !s.G$ JS<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const cNw<k&w6F  
  { CEc& G  
  return do_while_actor < Actor > (act); #I%< 1c%XA  
} KD$P\(5#  
} do_; D4s*J21)D  
}E]`ly<Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /AJ ^wY  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 j_&/^-;e  
最后来说说怎么处理break和continue ^%M!!wlUH  
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。 -2v|d]3qG  
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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