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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Dz~0(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 jy!]MAP#Gk  
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, c6xr[tc%  
 _'!?fA  
03fOm  
?l9sj]^w  
  class filler SF:98#pg  
  { TRi#  
public : #AGO~#aK  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} a20w.6F  
} ; {zcG%b WJ  
]%6%rq%9C  
vMp=\U-~^  
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: >`x|E-X"  
MeBTc&S<  
cn} CI  
daKZ*B|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *U1*/Q.  
6)^*DJy  
QPf\lN/$4d  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Y5GN7.  
u* pQVU  
eV?%3h.   
V4R s  
二. 战前分析 N9/k`ZGC  
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。 g4WmUV#wp  
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 $=plAi  
j>JBZ#g  
yT/rH- j;5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]x metv|7  
  /* --------------------------------------------- */ VjWJx^ZL#  
vector < int *> vp( 10 ); uN<=v&]q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); t[!,puZc#  
/* --------------------------------------------- */ i`@cVYsL  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @M\JzV4 A[  
/* --------------------------------------------- */ w~B1TfqNo  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {O _X/y~  
  /* --------------------------------------------- */ *I?-A(e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )$^xbC#j`3  
/* --------------------------------------------- */ q,fp DNo  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0t!ZMH  
O;VqrO  
]CP5s5  
|5;,]lbt  
看了之后,我们可以思考一些问题: i%133in  
1._1, _2是什么? vltE2mb  
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。 ^r}Uu~A>  
2._1 = 1是在做什么? 49E| f ^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。 Q3ZGN1aX<  
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。 [Uk cG9  
]Qe~|9I  
bP$e1I3`  
三. 动工 Y_*KAr'{P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9Y2u/|!.3  
60~*$`  
{0j,U\ kb  
6 p;Pf9 f  
template < typename T > / w dvm4  
class assignment lg-`zV3  
  { D`n<!"xg@$  
T value; w:B&8I(n}w  
public : C|H`.|Q  
assignment( const T & v) : value(v) {} X ([^i;mr  
template < typename T2 > bL<H$DB6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !pe[H*Cy  
} ; 2pHR$GZ2  
ZD50-w;  
b7xOm"X,N  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 dT1UYG}>j  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ly!3~W  
~+ae68{p  
Fc=F2Mo?  
eiOAbO#U  
  class holder SN[yC  
  { QN;NuDHN  
public : ?>=vKU5  
template < typename T > \Q`#E'?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *>iJ=H  
  { 9[{q5  
  return assignment < T > (t); fX:G;vYn  
} \py&v5J)s!  
} ; mFpj@=^_G  
vRmzjd~  
lh0G/8+C  
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: z xv y&  
V[44aN  
  static holder _1; P'5Lu  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 bMqS:+  
*JW.ca}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f:t5`c.  
而不用手动写一个函数对象。  M+=q"#&  
('_S1?y  
@ bvWqMa  
u8~5e  
四. 问题分析 bnp:J|(ld  
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。 W70BRXe04D  
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。 >]bS"S  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }q/[\3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F j"]C.6B.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2JHF*zvO-  
[di&N!Ao  
五. 问题1:一致性 ^> d"D  
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?| IgF#f%|Q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )6he;+  
Mm^6*L]  
struct holder YBk* CW9  
  { j1@PfKh  
  // H#`&!p  
  template < typename T > ~r]$(V n  
T &   operator ()( const T & r) const P_N},Xry  
  { No/D"S#  
  return (T & )r; N jA\*M9  
} ^\PNjj*C i  
} ; y*sqnzgF  
X`}4=>  
这样的话assignment也必须相应改动: jAFJ?L(  
H: ;S1D  
template < typename Left, typename Right > 6;\Tps;A  
class assignment sr.!EQ]  
  { H,1I z@W1  
Left l; Uv3Fe%>  
Right r; 1w?DSHe  
public : ]n|lHZR  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4vPKDd  
template < typename T2 > x8h=3e$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } BG@[m  
} ; r%oXO]X  
!L' O")!3  
同时,holder的operator=也需要改动: .`N&,&H  
9O#?r82  
template < typename T > V^p XbDRl  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const o,y {fv:ki  
  { E@ !~q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); T`^LWc"  
} LfS]m>>e  
xXc3#n  
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。 A&;Pt/#'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _;5N@2?  
a{8g9a4  
return l(rhs) = r; N u9+b"Wr  
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。 0f|nI8,z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: umj5M5oe3  
r*s)T`T}}  
template < typename Tp > ,!g%`@u  
class constant_t >5=uq _QY  
  { 8Ow0A  
  const Tp t; HTUY|^^D  
public : _LSf )  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ns[Q %_  
template < typename T > n*fsdo~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const '@+a]kCMev  
  { :Qra9; Y  
  return t; Kf7v_T /  
} k%?A=h  
} ; !NFP=m1  
v5o@ls  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %phv<AW  
下面就可以修改holder的operator=了 JmK[7t  
gcf EJN4'  
template < typename T > ^aG=vXK`b  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const x,SzZ)l-9  
  { #/ Qe7:l  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); u ?n{r  
} l6EDl0~r  
c,I|O' &k  
同时也要修改assignment的operator() SNK _  
_ mw(~r8R  
template < typename T2 > KzC`*U[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4h[^!up.7  
现在代码看起来就很一致了。 ,HQaS9vBQ  
"xV9$m>  
六. 问题2:链式操作 u*$ 1e  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `o~9a N  
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。 isP4*g&%x  
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。 j.@TPf*  
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。 Y "& c .  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?g$dz?^CK&  
Dab1^H!KT  
template < typename T > 8HyK;+ZkVd  
struct result_1 )'RLK4l  
  { HEjrat;5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; G*|2qX"o  
} ; huau(s0um  
MyOdWD&7  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: t3 q0|S  
e ga< {t  
template < typename T > h.6yI  
struct   ref N*Owfr1 N  
  {  R9->.eE  
typedef T & reference; 7 C5m#e3  
} ; EnrRnVB  
template < typename T > /EOtK|E  
struct   ref < T &> l#,WMu&  
  { QMzBx*g(  
typedef T & reference; Xa2QtJq  
} ; m(Cn'@i`"0  
zX!zG<<K  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: CW Y'q  
I hvL2 zB  
template < typename T > 3`&2 -  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]OoqU-q  
  { kg$<^:uX  
  return l(t) = r(t); FxC@KZG  
} %cD7}o:u  
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。 {O6f1LuH  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~PUz/^^ s  
\)ac,i@fy  
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 HzM^Zn57%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: B_[^<2_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 YXJjqH3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 k[N46=u  
最后的布局是: r}P{opn$t  
                Add n-dO |3,  
              /   \ GP uAIoBo  
            Divide   5 #`/KF_a3\>  
            /   \ 1dOVH7  
          _1     3 zQ}:_  
似乎一切都解决了?不。 m5sgcxt/  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 DL2gui3  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 vcAs!ls+  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: `,&h!h((  
VuFH >8n  
template < typename Right > 5>7ECe*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @3{'!#/  
Right & rt) const |-I[{"6q$@  
  { LI?rz<H!D  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `jJ5us  
} X#(?V[F]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =_8  
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。 K!k,]90Ko  
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。 ?T70C9  
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。 zHr1FxD  
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。 Q5iuK#/  
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? )2z (l-$.  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 0,nDyTS^  
;|b D@%@  
template < class Action > S(Xab_DT)H  
class picker : public Action dV8mI,h  
  { ]E88zWDY`  
public :  8OZc:/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `RfhxzI  
  // all the operator overloaded 4W~pAruwr  
} ; Uw5z]Jck  
)`^t,x<S  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 (D{Fln\  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Q! ]  
O(h4;'/E  
template < typename Right > Nj qUUkc  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const uE-~7Q(@  
  { w:Tz&$&Y$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m ,)4k&d  
} q/?#+d  
;_,=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ykxjT@[  
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。 0CQ\e1S,#  
AIF?+i%H}  
template < typename T >   struct picker_maker 'AE)&56  
  { a [iC!F2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "ZNiTND  
} ; 1[a;2x A~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7Nw7a;h  
  { u}JL*}Q  
typedef picker < T > result; UW<V(6P  
} ;  RN'|./N  
+T+f``RcK  
下面总的结构就有了: l];,)ddD9  
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。 OnC|9  
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。 B5IS-d  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 DHW;*A-  
至此链式操作完美实现。 !%_Z>a  
}L{en  
V{O,O,*  
七. 问题3 0iinr:=u  
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!<Nw8+U  
} '.l'%  
template < typename T1, typename T2 > (!&cfabL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h-=3 b  
  { >;dMumX  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !iWPldn&]  
} G)';ucs:,  
{j+w|;dZF  
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: Ka&[ Oz<w  
G,e>dp_cPu  
template < typename T1, typename T2 > b-'41d}Hn  
struct result_2 Y'&A~/Adf  
  { p3`'i  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; L"&j(|{  
} ; D+]#qS1q  
h!?7I=p~#  
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? 3XYCtp8  
这个差事就留给了holder自己。 ^I@1y}xi  
    Eg-3GkC  
~C6d5\  
template < int Order > V~tq _  
class holder; tI|?k(D  
template <> 8Gzc3  
class holder < 1 > 3 k py3z[%  
  { %|}obiV)  
public : 8rAOs\ys  
template < typename T > Q<3=s6@T  
  struct result_1 !Low%rP  
  { s9>f5u?dK  
  typedef T & result; abh='5H|^|  
} ; Ol1[o  
template < typename T1, typename T2 > ATp7:Q  
  struct result_2 dR<sBYo  
  { S#Tc{@e  
  typedef T1 & result; zs<W>gBq  
} ; /_5I}{  
template < typename T > Fq>=0 )  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T&c0j(  
  { jFY6}WY)}7  
  return (T & )r; tfW/Mf  
} zZ &L#  
template < typename T1, typename T2 > HgPRz C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YjN2 ,Xi  
  { $_CE!_G&)  
  return (T1 & )r1; rVgz+'rFD[  
} 3e4; '5q;  
} ; SIv8EMGo  
3^AycwNBA  
template <> 7cV9xIe^  
class holder < 2 > YUU|!A8x  
  { DG,CL8bv  
public : Oa~|a7`o  
template < typename T > 4A6D>ChB'E  
  struct result_1 .|[ZEXq  
  { l!CWE  
  typedef T & result; FjF:Eh  
} ; WBD e`  
template < typename T1, typename T2 > 2c`m8EaJ  
  struct result_2 mL/]an@Y  
  { UmYReF<<_  
  typedef T2 & result; T&Z%=L_Q  
} ; AoB~ZWq  
template < typename T > BayO+,>K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'zCJK~x`x  
  { "D0:Y(\  
  return (T & )r; dzJ\+ @4  
} CA%p^4Q  
template < typename T1, typename T2 > rI34K~ P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c&r8q]u  
  { 5N "fD{v{  
  return (T2 & )r2; XOgl> 1O  
} V^fSrW]  
} ; 7KIOI,qb6  
L".Qf|b*  
td!WgL,m  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 GyI(1O AW  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 6(Za}H  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <YX)am'\y  
qj *IKS  
return l(i, j) = r(i, j); .BN~9w  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) N!Dc\d=8q]  
B;Pws$J  
  return ( int & )i; W:D'k^u  
  return ( int & )j; .3WDtVE  
最后执行i = j; pW ]+a0j  
可见,参数被正确的选择了。 P \<dy?nZ  
N2:};a[ui5  
`L p3snS  
XQL"D)fw  
#?%akQ+w  
八. 中期总结 KWtLrZ(j  
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: 3 $7TeqfAC  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &"GHD{ix  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @y:mj \J9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor jR8~EI+  
cx%[hM09  
Z#7T!/28  
*:t]|$;E\  
i!8 o(!I  
o('W2Bs-o  
九. 简化 <hlH@[7!  
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。 Y"qKe,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,Q|[Yr  
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: ]~S,K}T  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }p-<+sFo  
  +-*/&|^等 mXZOkx{  
2. 返回引用。 @Dc?fyY*o<  
  =,各种复合赋值等 \2cbZQx  
3. 返回固定类型。 jP'.a. ^o$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `:WVp~fn  
4. 原样返回。 n{vp&  
  operator, xb#M{EE-.  
5. 返回解引用的类型。 48X;'b,h  
  operator*(单目) q~*3Bk~  
6. 返回地址。 ECHl 9; +  
  operator&(单目) |rJ1/T.9  
7. 下表访问返回类型。 TAz #e  
  operator[] d>"t* >i]>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Z9-HQ5>  
  operator<<和operator>> mq~rD)T  
=hE5 ?}EP+  
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。 (ov=D7>t0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: NJJsg^'  
>XzCHtEP  
template < typename Left > v4]7"7GuW  
struct value_return Qx,?v|Xg  
  { V0hC[Ilr  
template < typename T > cgKK(-$ny  
  struct result_1 ca>6r`  
  { c +Pg[1-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :`BZ,j_  
} ; b_ 88o-*/  
m~s.al(G91  
template < typename T1, typename T2 > !>XG$-$`Z  
  struct result_2 B ;Zsp  
  { 6itp Mck  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Bkg/A;H  
} ; U" eP>HHp  
} ; (QQ/I;  
@l3L_;6a  
4>]^1J7Wz  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait sW%U3,j  
S<^*jheO5  
下面我们来剥离functor中的operator() mo%9UL,#W  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Zw(*q?9\  
s=`1wkh0  
return l(t) op r(t) }9T$XF~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G'c!82;,?  
return op l(t) ]p3hq1u3&  
return op l(t1, t2) i9}n\r0=c  
return l(t) op b~\gV_Z  
return l(t1, t2) op zo66=vE!  
return l(t)[r(t)] [uOW\)`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,=KJ7zIK?  
}N; c  
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: :32  
单目: return f(l(t), r(t)); M ,.++W\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); V^Wo%e7#u[  
双目: return f(l(t)); Alh"G6  
return f(l(t1, t2)); b6=.6?H@4f  
下面就是f的实现,以operator/为例 k#k!AcC  
)fSQTbB;0  
struct meta_divide k,0RpE  
  { E"k\eZns&  
template < typename T1, typename T2 > C:/ca)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Zab5"JR  
  { Nt42v  
  return t1 / t2; *LJN2;  
} BBw]>*  
} ; 'qBg^c  
:HhLc'1Jw  
这个工作可以让宏来做: GRz`fO  
`T  $lTP  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ qe!`LeT#  
template < typename T1, typename T2 > \ HKO00p7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; PQAN,d  
以后可以直接用 C`OdMM>D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) TL@_m^SM  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 GIQ/gM?Pv  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ji {V#  
d |Wpub  
cw#p!mOi~  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 @ =x=dL(  
7SYU^GD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Gad! }dz  
class unary_op : public Rettype Y}(#kqh>  
  { &,Dh*)k  
    Left l;  8YFfnk  
public : ry}CND(nB  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} qNER 6  
Q%~b(4E^7P  
template < typename T > {>>ozB.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p"ht|x  
      { FCQIfJ#  
      return FuncType::execute(l(t)); <x DD*u  
    } ^.jIus5  
PIP2(-{ai  
    template < typename T1, typename T2 > SiHZco I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k <ds7k1m  
      { g':mM*j&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); P7d" E  
    } 4lC:svF  
} ; Q/4g)(~J  
q.i@Lvu#  
Q)yhpwrX  
同样还可以申明一个binary_op mJ0nyjX^  
?m#X";^V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uy{mSx?td  
class binary_op : public Rettype +#O?a`f  
  { 69(z[opW  
    Left l; fKIwdk%!-  
Right r; x:=Kr@VP  
public : csT_!sI I  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u$x H iD  
P:t|'t  
template < typename T > _ ={*<E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^dH#n~Wx0  
      { a_'W1ek-@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <9eQ  
    } Wfkm'BnV  
2S}%r4$n}  
    template < typename T1, typename T2 > qQ%zSJ?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ORlz1 &hW  
      { ftF?T.dx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); OM{-^  
    } By6C+)up  
} ; NZYtA7  
<I'kJ{"  
MGX %U6  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 x_{ua0BLDf  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 F >2t=r*9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) LlL\7?_;  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 1t=Y+|vA9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  (:].?o  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 bG67TWY)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?I)-ez  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Qpiv,n  
下面是修改过的unary_op wcP0PfY  
~ C6< 75  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9+h9]T:9  
class unary_op 8e)k5[\m  
  { [ivz/r(Rj  
Left l; @^} % o-:  
  ,7SLc+  
public : "Q'#V!  
ukv _bw  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?/)Mt(p  
:h0as!2@dp  
template < typename T > v>.nL(VLjP  
  struct result_1 cEi{+rfZd|  
  { |gx{un`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; l/[@1(F  
} ; JT&CJ&#[h  
:1eI"])(  
template < typename T1, typename T2 > 6#6Ve$Vl]  
  struct result_2 akgXI^K  
  { (qlI QC  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q[scmP^$^  
} ; Df02#493  
zC!]bWsD  
template < typename T1, typename T2 > l@4hBq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |M  `B  
  { "2+>!G RQ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); PHi'&)|  
} UtG@0(6C  
v<_}Br2I[  
template < typename T > I:u xj%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !tv3.:eT  
  { <%<}];bmFL  
  return OpClass::execute(lt(t)); !V$nU8p|  
} ygS*))7 r  
$$<9tqA  
} ; SG |!wH^  
Crh5^?  
~ygiKsD6b  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug [=u8$5/a  
好啦,现在才真正完美了。 Q#urx^aw  
现在在picker里面就可以这么添加了: JM -Tp!C>  
@5\OM#WT~&  
template < typename Right > .}kUD]pW  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  kOETx  
  { >#*]/t  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); X<K[` =I  
} ;5ugnVXu  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 RPP xiYU^  
{z|0Y&>[=  
2W|4  
*58<.L|  
lg&"=VXx51  
十. bind =r3Yt9  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 !;pmql  
先来分析一下一段例子 V%dMaX>^i  
LPb43  
FT/H~|Z>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} LTS3[=AB  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ] $$ciFM  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -WE pBt7*  
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。 R}llj$?  
我们来写个简单的。 &\. LhOm  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3ypB~bNw  
对于函数对象类的版本: Sq%BfP)a(  
35) ]R`f  
template < typename Func > dwv xV$Nt  
struct functor_trait #p&iH9c_  
  { :IV4]`  
typedef typename Func::result_type result_type; {a `kPfP  
} ; :m_0WT  
对于无参数函数的版本: 6S])IA&VJ  
Xp1xhb*^  
template < typename Ret > PkF B.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > QB#f'X  
  { }h5pM`|1  
typedef Ret result_type; .^I,C!O#  
} ; y mY,*Rb  
对于单参数函数的版本: hZY+dHa]  
kWjCSC>jA  
template < typename Ret, typename V1 > J [2;&-@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !-2nIY!  
  { Of7j~kdh83  
typedef Ret result_type; 7n,nODbJ  
} ; 3F5r3T6j}  
对于双参数函数的版本: vUS$DU F  
u Zz^>* b  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Z$X2*k6PK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 37?%xQ!  
  { bd_U%0)pi1  
typedef Ret result_type; :(} {uG  
} ; }di)4=U9  
等等。。。 QKCc5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy jeN_ sm81b  
?CAP8_  
template < typename Func > Jh{(xGA  
struct func_return ^TVica  
  { #E5Sc\,  
template < typename T > 8'Xpx+v  
  struct result_1 .ZxSJ"Rk  
  { KNC!T@O|{#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *ls}r5k2Y  
} ; $ Etf'.  
\|@]XNSN  
template < typename T1, typename T2 > Z?oFee!4  
  struct result_2 %LXk9K^]e  
  { Q {3"&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @'?<9 2A  
} ; _T6WA&;8  
} ; [`=|^2n?  
?:s`}b  
zbddn4bW9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $d:/cN 8E  
^.mQ~F  
template < typename Func, typename aPicker > <6mXlK3N0  
class binder_1 :)g=AhBF  
  { ` R!0uRu  
Func fn; 2etcSU(y>  
aPicker pk; -869$  
public : REW *6:  
{b<p~3%+Hc  
template < typename T > 9TO  
  struct result_1 @+syD  
  { j()_ VoB1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; M< *5Y43  
} ; U.crRrN  
1zGEf&rv:  
template < typename T1, typename T2 > (toGU  
  struct result_2 1MRt_*N4  
  { xh#ef=Bw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @0A0\2  
} ; O1JGv8Nr  
wS%I.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ] \4-e2N`\  
+&O[}%W  
template < typename T > 5G_*T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2"'0OQN0\  
  { $ZK4Ps -$  
  return fn(pk(t)); ! D'U:)  
} pb{'t2kk  
template < typename T1, typename T2 > uCNQ.Nbf C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !z{bqPlFGG  
  { *;m5^i<,;S  
  return fn(pk(t1, t2)); xHJ+!   
} /6gqpzum4  
} ; )KaQ\WJ:   
Zu$f-_"  
/!eC;qp;[  
一目了然不是么? {3$ge  
最后实现bind C&NoEtL>s  
59$mfW o>  
7_E+y$i=  
template < typename Func, typename aPicker > 6^mO<nB   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) HMgZ& v  
  { Q6MDhv,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _R8)%<E  
} :&2RV_$>=  
.o:Pe2C  
2个以上参数的bind可以同理实现。 QP7EPaW  
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。 s8WA@)L  
z/F(z*'v  
十一. phoenix QD+dP nZu  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: w<J$12 "p+  
+{]/ b%P  
for_each(v.begin(), v.end(), HzQ6KYAMq  
( @-qxNw  
do_ oE"!  
[  n1y#gC  
  cout << _1 <<   " , " r7C  m  
] yHCQY4/  
.while_( -- _1), G+m|A*[>  
cout << var( " \n " ) A}~hc&J  
) xY5Idl->  
); h}q+Dw.i  
6b-d#H/1Y  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Z:,HB]&;9  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor >P>.j+o/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (4$lB{%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %a8'6^k  
C(}9  
6DaH+  
template < typename Cond, typename Actor > m1]rLeeEt  
class do_while JI3AR e?y  
  { &ad9VB7  
Cond cd; me1ac\  
Actor act; p % 3B^  
public : %ghQ#dZ]&  
template < typename T > ^5 F-7R8Q  
  struct result_1 {KeHqM}e  
  { EK@yzJ%  
  typedef int result_type; KP _=#KD  
} ; H#m)`=nZSZ  
x2Y1B  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} H<}<f:  
0>H<6Ja  
template < typename T > :n0(gB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >]T(}S~  
  { +3s i=x\=/  
  do [5)1 4% x  
    { '3[Ecy#  
  act(t); dI>)4()  
  } S N?jxQ  
  while (cd(t)); Tl8S|Rg  
  return   0 ; e1~C>  
} wy&VClT  
} ; y<BiR@%,7  
u5V<f;  
*vJ1~SRV  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?F AsV&y  
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。 Te$/[`<U  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 S &s7]  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 lH:TE=|4  
下面就是产生这个functor的类: Z:O24{ro5  
7fI[yCh  
kzJNdYtdH  
template < typename Actor > jt Q2vJ-  
class do_while_actor |A'8'z&q  
  { R!*UU'se  
Actor act; bt%k;Z]  
public : f@\ k_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} cX7xG U  
L.U [eH  
template < typename Cond > gWy 2$)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 87~. |nu  
} ; ]hF[f|V  
a=p3oh?%-O  
pUwx`"DrR  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 MA(\ r  
最后,是那个do_ F =iz\O!6  
S.t+HwVodO  
%3fHitCikc  
class do_while_invoker [NeOd77y  
  { Y&Pi`E9=  
public : ``w,CP ?  
template < typename Actor > C~'}RM  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const T*k K-@.i  
  { */nb%QV  
  return do_while_actor < Actor > (act); iP|h];a+@  
} Va(R*38k  
} do_;  B*Hp  
k/?+jb  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ghbxRnU}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 n$5,B*  
最后来说说怎么处理break和continue a3HT1!M)  
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。 UgSSZ05Lq  
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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