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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ePIiF_X  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Nan[<  
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, !nAX$i~  
A<;SnXm  
'U'yC2BI n  
OT&k.!=  
  class filler 9P{;H usNw  
  { svXR<7) #  
public : ?)e37  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Fv<`AU  
} ; ~)(\6^&=|  
Pb*5eXk  
s=42uKz  
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: ^eoLAL  
} (!EuLL  
}%D^8>S  
&IlU|4`R%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `Qeg   
)Pv9_XKJ  
2h%z ("3/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @O[5M2|r  
'fPdpnJ<  
r [ K5w  
MX+ Z ?  
二. 战前分析 |\n_OS 7  
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。 w|Nz_3tI  
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 In[Cr/&/Y  
#h/Mbj~S  
O`vTnrY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Zkf0p9h\  
  /* --------------------------------------------- */ DfKr[cqLM  
vector < int *> vp( 10 ); FN[{s  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); MeUaTJFEB  
/* --------------------------------------------- */ hdVdcnM  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); zz& ?{vJ  
/* --------------------------------------------- */ _/O25% l  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $HJwb-I  
  /* --------------------------------------------- */ `UBYp p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); : >>@rF ,  
/* --------------------------------------------- */ (64yg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); H9CS*|q6r  
q/n,,!  
M}!2H*  
Qca&E`~Q  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9*a=iL*Nw  
1._1, _2是什么? O|w J)  
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。 p QizJ6  
2._1 = 1是在做什么? xNbPsoK  
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。 $LU"?aAW  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 NQ6sGL  
^yOZArc'r  
db6mfx i  
三. 动工 f;b[w   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~ yX2\i"  
KGg3 !jY  
e;(0(rI  
y99mC$"Ee`  
template < typename T >  #B\" '8#  
class assignment pa# IJ  
  { s;A@*Y;v  
T value; cb}[S:&|  
public : uS^Ipxe\  
assignment( const T & v) : value(v) {} ye MB0Z*r  
template < typename T2 > ZMq6/G*fD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } s)pbS}L  
} ; Sm5H_m!  
v\{!THCSh  
vuYSVI2=H  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 O6OP =K!t:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment F|!){=   
1@-Ns  
<%" b9T`'  
0vw4?>Jf@  
  class holder VTH> o>g  
  { >qF CB\(  
public : ^- d%r  
template < typename T > -(=eM3o-9m  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3p'I5,}  
  { y_?Me]  
  return assignment < T > (t); 5@BBo eG  
} {lc\,F*$  
} ; hzvd t  
`V04\05  
>m$ 1+30X  
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: &e!7Z40w@&  
SBS3?hw  
  static holder _1; bR)(H%I  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .*)2SNH  
a8UwhjFO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7K98#;a)5  
而不用手动写一个函数对象。 zld#qG6  
c.e2M/  
i,/0/?)*_  
NN?`"Fww  
四. 问题分析 gp\<p-}  
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。 .~7FyLl$  
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。 ?)ONf#4Y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :Cj OPl  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (R("H/6xs  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 53n^3M,qK  
;67x0)kn  
五. 问题1:一致性 LBZ+GB  
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?| !/]WrGqbS  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |mw.qI|  
6l:qD`_  
struct holder D-._z:_  
  { +O?KNZ  
  // 7](KV"%V  
  template < typename T > Xx>X5Fy  
T &   operator ()( const T & r) const OL^l 3F  
  { ,]d /Q<  
  return (T & )r; @W"KVPd  
} z+n,uHs  
} ; Jh!I:;/  
)`(p9@,V  
这样的话assignment也必须相应改动: #$8% w  
", KCCis  
template < typename Left, typename Right > $cU!m(SILQ  
class assignment $arK(  
  { YF>m$?;  
Left l; #6HA\dE  
Right r; t,+nQ9  
public : wG-HF'0L  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 85Otss/mM  
template < typename T2 > y1+*6|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } z?*w8kU&>  
} ; DBr ZzA  
lSVp%0jR  
同时,holder的operator=也需要改动: fO[+LR 'ax  
2`N,,  
template < typename T > I$Op:P6.E  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Zm_UR*"  
  { 8&qZ0GLaT  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?q{ ,R"  
} LQRQA[^  
F7EKoDt  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 =*c7i]@}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .7avpOfz  
#PH~1`vl  
return l(rhs) = r; IS&ZqE(`e  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 NUWDc]@J*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =k^Y?.  
p o2!  
template < typename Tp > %D%8^Zd_  
class constant_t zv\kPfGDK  
  { AW!?"xdZ  
  const Tp t; n%.7h3  
public : /YMj-S_b~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} '6cWS'9"  
template < typename T > Enn"hdI  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1;Cyz)  
  { LcTt)rs f  
  return t; K1+)4!}%U  
} TE7nJ gm  
} ; L>aLqQ3  
_ 4U5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lJ}_G>GJ  
下面就可以修改holder的operator=了 DpvI[r//'*  
L(|N[#  
template < typename T > c]n1':FT"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7'W%blg!V  
  { {byBc G  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); g+Sbl  
} <oT^A|JFj  
%^4CSh  
同时也要修改assignment的operator() ;RC{<wBTx  
;S^'V  
template < typename T2 > EIf5(/jo  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } xSsa(b  
现在代码看起来就很一致了。 - -HZX  
H Y&DmE  
六. 问题2:链式操作 [S9K6%w_!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;5S9y7[i|  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 1Z+8r  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 W14 J],{L  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 -w}]fb2Q>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >,$_| C  
z"-u95H  
template < typename T > * K D I}B>  
struct result_1 Oj3.q#)`Z  
  { +eK"-u~K  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; aW)-?(6>  
} ; jET{Le8i  
hIs4@0  
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: ~962i#&4  
ao1(]64X"  
template < typename T > `1$@|FgyC  
struct   ref "55skmD.P  
  { RI 5yF  
typedef T & reference; =[cS0Sy  
} ; (|:M&Cna]  
template < typename T > vNV/eB8#S  
struct   ref < T &> pfA|I*`XV  
  { v &Yi  
typedef T & reference; QwJV S(Gs4  
} ; N kb|Fd/s  
Lsq A**=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: iNtaDX| %/  
B%)%  
template < typename T > O`x;,6Vr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1PVtxL?1P  
  { Wu c S:8#|  
  return l(t) = r(t); ZM !CaR  
} _~IR6dKE  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 R_W+Ylob  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 n'wU;!W9  
%GjM(;Tk  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 qT{U(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: z&#SPH*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 8uc1iB  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +Mo9kC  
最后的布局是: W>Y@^U&x`  
                Add tZ: _ag)o  
              /   \ ^ =bu(L  
            Divide   5 fi-WZ  
            /   \ a oD`=I*<  
          _1     3 z1PBMSG  
似乎一切都解决了?不。 -LK B$   
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。 TyD4|| %  
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。 !"HO]3-o  
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: J*yf2&lI5  
R]}}$R`j  
template < typename Right > ]i&6c  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const dt \TQJc~  
Right & rt) const twL3\ }N/B  
  { <k eVrCR  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nhB1D-  
} b#uL?f  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @| M|+k3  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 @Lpq~ 1eZB  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 \\PjKAsh  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Q i,j+xBp  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 [w>$QR  
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? 1-%fo~!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: a,@]8r-"  
~("5y G  
template < class Action > YIn',]p:  
class picker : public Action *xx'@e|<;  
  { X[*<NN  
public : 0Is,*Srr  
picker( const Action & act) : Action(act) {} a]JYDq`,3  
  // all the operator overloaded C]O(T2l{l  
} ; RkH W   
x[wq]q#*  
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。 `slL %j^"  
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: Yl4^AR&  
M>wYD\oeg  
template < typename Right > D"Bl:W'?j  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const zvYq@Mhr  
  { yh Yb'GK  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *]ly0nP  
} y?[ v=j*U  
Pu7_ v  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > F3N?Nk/  
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。 Ttu2skcv  
p#ol*m5wE  
template < typename T >   struct picker_maker A_XY'z1  
  { mC4zactv  
typedef picker < constant_t < T >   > result; e}D3d=6`  
} ; S@jQX  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > K,Ef9c/+K  
  { hEA<o67  
typedef picker < T > result; I?h)OvWd  
} ; !^^?dRd*v  
;;_,~pI?k  
下面总的结构就有了: eV 2W{vuI  
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。 #+:9T /*>0  
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。 oiF}?:7Q7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^ssK   
至此链式操作完美实现。 lW+\j3?Z$  
:}Xll#.,m  
j| v%)A  
七. 问题3 v0 nj M  
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。 Upc+Ukw  
j>*R]mr6  
template < typename T1, typename T2 > k52/w)Ro,$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )bS~1n_0  
  { wF IegC(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); q$ZHd  
} G3+.H  
"9m2/D`=  
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: sNj)ZWgd>  
3*]eigi)  
template < typename T1, typename T2 > *S]Ci\{_  
struct result_2 Q}1 R5@7  
  { [=E  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &R[ M c-2  
} ; -d~4A  
FK:;e lZ  
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? dU6ou'p f  
这个差事就留给了holder自己。 ,p4&g)o  
    |*oZ _gI  
))R5(R  
template < int Order > Of- Rx/  
class holder; t|H^`Cv6  
template <> cQ/5qg  
class holder < 1 > R{WE\T'  
  { 9*2[B"5  
public : C\3y {s  
template < typename T > ~8~aJ^[  
  struct result_1 c2h{6;bfY  
  { &qMPq->  
  typedef T & result; M2HomO/X)  
} ; iWRH{mK  
template < typename T1, typename T2 > $h5xH9x ;  
  struct result_2 M=%l}FSTw(  
  { t0/p]=+.p/  
  typedef T1 & result; Te.Y#lCT$  
} ; >7wOoK|1'  
template < typename T > VbJiZw(aR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~o82uw?  
  { ~c8? >oN(  
  return (T & )r; @E^~$-J5j  
} ~;QvWS  
template < typename T1, typename T2 > z8jk[5z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `{eyvW[Ks  
  { SHvq.lYJ  
  return (T1 & )r1; Wl;.%.]>  
} 0@ yXi  
} ; Usr@uI#{J  
TkE 8D n  
template <> ST2.:v;lb  
class holder < 2 > @Py/K /  
  { $$D}I*^Dt  
public : +awW3^1Ed  
template < typename T > Da&vb D-Bg  
  struct result_1 ,LTH;<zB)  
  { VGfMN|h  
  typedef T & result; ?Y)vGlWDW<  
} ; tkVbo.[8K  
template < typename T1, typename T2 > pA`+hQNN  
  struct result_2 nA?`BOe(  
  { hhSy0  
  typedef T2 & result; XUM!Qv  
} ; b_,|>U  
template < typename T > uXI_M)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X'wE7=29M  
  { |>27'#JC  
  return (T & )r; fXXr+Mor  
} * "R|4"uy  
template < typename T1, typename T2 > 2Gz}T _e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const * 1T&  
  { =7-9[{  
  return (T2 & )r2; M8INk,si  
} w<C#Bka  
} ; x1Lb*3Fe  
nnCG g+l  
~1cnE:x;V  
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> >。 $@sEn4h  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: bsuus R9W  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: So{x]x:f  
'Hc-~l>D  
return l(i, j) = r(i, j); [r3!\HI7x  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -d8TD*^  
@_U;9)  
  return ( int & )i; ,^?^ dB  
  return ( int & )j; |s)Rxq){"V  
最后执行i = j; L>MLi3{  
可见,参数被正确的选择了。 ,O.3&Nz,c  
CJ(NgYC h  
 '/`= R  
eKgisY4#  
7bqBk,`9  
八. 中期总结 7 ]^M>#  
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: (>F%UY  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 SLO%7%>p  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;+0t;B!V  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor lFa02p0  
z8{a(nKP  
=6woWlfb  
F4It/  
W^fuScG)c  
F\fWvXdW  
九. 简化 4/mig0"N.  
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。 HuB<k3#sPy  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 S7=Bd[4  
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: q+P|l5_ t  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 aT_&x@x  
  +-*/&|^等 8S>&WR%jH]  
2. 返回引用。 ([ jF4/  
  =,各种复合赋值等 `n$I]_}/%  
3. 返回固定类型。 :/y1yM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) z."a.>fPaO  
4. 原样返回。 `^bgUmJ~  
  operator, D-8O+.@  
5. 返回解引用的类型。 %TX@I$Ba  
  operator*(单目) g$HwxA9Gp/  
6. 返回地址。 + hn+K1  
  operator&(单目) @b"t]#V(E  
7. 下表访问返回类型。 ZPiq-q  
  operator[] }xBc0g r  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }tsYJlh5  
  operator<<和operator>> "u6`m?  
y|CP;:f;  
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。 EPS={w$'s  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Se HagKA  
9l}FU$  
template < typename Left > t0z!DOODZP  
struct value_return ~ (x;5{  
  { T;@;R %  
template < typename T > ,$1eFgY%  
  struct result_1 WtViW=j'  
  { RMd[Yr2e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?dD&p8{  
} ; h]og*(  
4$qWiG~  
template < typename T1, typename T2 > ELBa}h;  
  struct result_2 ,z3{u162  
  { "J+3w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~2<7ZtV=  
} ; ]d,S749(s  
} ; >2~+.WePu  
uvtF_P/  
.{ 44a$)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [!}:KD2yX  
/TZOJE(2j  
下面我们来剥离functor中的operator() Qi_>Mg`x  
首先operator里面的代码全是下面的形式: U Z.=aQ}M  
(rkyWz  
return l(t) op r(t) V2$h8\a  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) CLeG<Hi ~  
return op l(t) 1&^MfP}  
return op l(t1, t2) d@ Y}SWTB  
return l(t) op ]04 e1F1J  
return l(t1, t2) op QA2borfy  
return l(t)[r(t)] j{Hao\F8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] oo.!.Kv  
Vl%^H[]  
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: ._8KsuJG  
单目: return f(l(t), r(t)); A]YV s  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); RQ'exc2x0  
双目: return f(l(t)); f@8>HCI  
return f(l(t1, t2)); Vl_:c75"  
下面就是f的实现,以operator/为例 vJ\pR~?  
0@G")L Ue0  
struct meta_divide a;QMA d!  
  { rA2 g&  
template < typename T1, typename T2 > 6b%WHLUeT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^xh}I5  
  { .mDM[e@'  
  return t1 / t2; /I)yU>o  
} Q2 zjZC*'%  
} ; } @K FB  
hF@Gn/  
这个工作可以让宏来做: pX&pLaF  
I4i2+ *l}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *g y{]  
template < typename T1, typename T2 > \ $ "E).j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8wVY0oRnU  
以后可以直接用 uHAT#\m:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "*LD 3  
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 bHg,1y)UC  
(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。。。) dFH$l  
Fx5d:!]:$?  
kGdt1N[  
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 66.5QD0  
0j30LXI_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T/^Hz4uA7  
class unary_op : public Rettype Jrg2/ee,*  
  { )dY=0"4Z  
    Left l; w" SoeU  
public : _<a7CCg  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9uRF nzJVx  
BT)X8>ct  
template < typename T > D[_|*9BC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -8r  
      { ~><^'j[  
      return FuncType::execute(l(t)); T:/,2.l  
    } 3 n'V\H vz  
A,%C,*)Cg  
    template < typename T1, typename T2 > Hir Fl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D8>enum  
      {  EI_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @y82L8G/  
    } .k 3 '  
} ; 1Ab>4UhD  
C8 vOE`U,J  
4'-|UPhx  
同样还可以申明一个binary_op YnxRg  
n| b5? 3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,y+$cM(  
class binary_op : public Rettype :JfE QIN  
  { DXa=|T  
    Left l; F)+{AQL  
Right r; d}JP!xf%  
public : 6KVn nK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /ODXV`3QYI  
mp9{m`Jb*  
template < typename T > +)j1.X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h$.:Uj8/  
      { 9lGOWRxR)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); jM$`(Y  
    } 3G uH857ov  
ax{ ;:fW  
    template < typename T1, typename T2 > mt5KbA>nU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /9zE^YcT  
      { V5GW:QT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Tszp3,]f  
    } 34wkzu  
} ; {dL?rQ>5L  
94 e): jS  
"y_#7K  
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 %H]lGN)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 X=Ys<TM,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) q^A+<d  
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。 3,]gEE3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! RjWqGr;bO  
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。。。 -i4&v7"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =egW  
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) 8}fu,$$5  
下面是修改过的unary_op 05snuNt]-  
Ux#x#N  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Qt,M!i,  
class unary_op HAv{R!*  
  { "=6v&G]U4  
Left l; E\IlF 6  
  !'j?.F $}  
public : K-f1{ 0  
`;l?12|X  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} WdZ:K,  
4'6`Ll|iq  
template < typename T > 1fo U  
  struct result_1 5*E#*H  
  { \MK*by  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6gT5O]]#o  
} ; Pl<; [cB  
u{FDdR9<  
template < typename T1, typename T2 > E[O<S B I  
  struct result_2 n @?4b8"  
  { _:X|.W  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p|Q*5TO  
} ; cwm_nQKk  
b:R-mg.VT{  
template < typename T1, typename T2 > k51Eyy50(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZkIgL  
  { f)g7 3=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); = <j"M85.  
} N gLU$/y;  
_=q! BW  
template < typename T > wtT}V=_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &z]K\-xp  
  { lip[n;Ir>  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8[|UgI,>z  
} 4n %?YQ[t  
kKPi:G52F  
} ; u(OW gbA3  
eL4NB$Fb  
"wlt> SU  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug  f>s?4  
好啦,现在才真正完美了。 r}0\}~'?c  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?H_ LX;r  
[! 'op0  
template < typename Right > #U*_1P0h  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `Pw*_2  
  { `60gFVu  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #-8\JEn  
} MwfOy@|N  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 '{ [5M!B  
w~#nYM=fP!  
L:(1ZS  
.<z!3O&L  
dgDy5{_  
十. bind +rIL|c}J  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 })w*m  
先来分析一下一段例子 7HVZZ!>~  
kGL1!=>  
l^d[EL+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +4\U)Z/\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \o\nr!=k  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >XOiu#kC  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 l~D N1z6`  
我们来写个简单的。 >6oOZbUY0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |A%<Z(  
对于函数对象类的版本: :QWq"cBem  
 J*l4|^i<  
template < typename Func > oQv3GpO  
struct functor_trait \}~s2Y5j  
  { ?=VOD#)  
typedef typename Func::result_type result_type; p~.8\bI=  
} ; hoT/KWD,  
对于无参数函数的版本: .))v0   
+525{Tj  
template < typename Ret > @Kf_z5tm:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > '+ xu#R  
  { [xh*"wT#g  
typedef Ret result_type; 8vuCc=  
} ; DAg58 =qJ  
对于单参数函数的版本: RNPbH.  
N$x tHtz8"  
template < typename Ret, typename V1 > SxK:]Aw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \uME+NF  
  { +[J/Zw0{  
typedef Ret result_type; 8?*RIA.a  
} ; R.LL#u};  
对于双参数函数的版本: m%"uPv\  
pq:7F  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <xJ/y|{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > v`V7OD#:j]  
  { l;sy0S"DO]  
typedef Ret result_type; Bm\qxQ  
} ; _5MNMV LwW  
等等。。。 \v6 M:KR5/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy JlKM+UE :  
+,v-=~5  
template < typename Func > <!pQ  
struct func_return cst}Ibf i  
  { G pbC M~x  
template < typename T > ;pD)m/$h`  
  struct result_1 q!f1~aG  
  { s4%(>Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rdnRBFt   
} ; [ BT)l]  
PY3ps2^K.  
template < typename T1, typename T2 > >/<:Q  &  
  struct result_2 v(l eide  
  { yAL1O94  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wh:1PP  
} ; VR!-%H\AW  
} ; FuX 8v  
qn"D#K'&(  
`o79g"kxe  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !:LJzROh  
4yaxl\2  
template < typename Func, typename aPicker > T\VNqs@  
class binder_1 x90jw$\%7  
  { *?yJkJ"  
Func fn; 1!p/6  
aPicker pk; yMLOUUWa8x  
public : 'SLE;_TD  
o5\b'hR*#  
template < typename T > Aa?I8sbc  
  struct result_1 u@p?  
  { )'Wb&A'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; M}DH5H"s  
} ; @c'|Iqy`  
0aR,H[r[?  
template < typename T1, typename T2 > JK#vkCkyM  
  struct result_2 Ufo>|A6;$  
  { aFY_:.o2k`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kC$&:\Rh  
} ; u)Q;8$`  
4R>zPEo  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} o2-@o= F  
;r=b|B9c  
template < typename T > b'ml=a#i 0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oKFT? "[X  
  { y?30_#[dN  
  return fn(pk(t)); Bb Jkdt7  
} v| z08\a[  
template < typename T1, typename T2 > %K 4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b'x$2K;E  
  { rFJ[dz  
  return fn(pk(t1, t2)); %-;b u|  
} yy2Ie  
} ; # Oup^ o@  
AyE\fY5  
&h$|j  
一目了然不是么? Y9r3XhVI  
最后实现bind }bB` (B,m  
Cd#E"dY6  
q]4pEip  
template < typename Func, typename aPicker > K2'O]#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) NWmtwS+@  
  { 7z~Ghz  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9x~-*8aw  
} OIaYHA  
3$M3Q]z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0?Yz]+{C  
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。 E\2Ml@J  
8{&["?  
十一. phoenix Sn3:x5H,l  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^9"KTZc-*  
E\)eu1Hw4B  
for_each(v.begin(), v.end(), Mxz,wfaH>  
( i 6no;}j  
do_ n l/UdgI  
[ "c`xH@D  
  cout << _1 <<   " , " xc'vS>&  
] 1 H4fJ3-  
.while_( -- _1), NVIWWX9?  
cout << var( " \n " ) c^I0y!  
) #] KgUc5B  
); 8IY19>4'5J  
]j.k?P$U}  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 0=U70nKr  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor S0@T0y#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 whc[@Tyx  
那么我们就照着这个思路来实现吧: SHdL /1~t  
b#Kq[}  
(wt+`_6  
template < typename Cond, typename Actor > k{Lv37H  
class do_while *:_~Nn9_R;  
  { W=-|`  
Cond cd; y62%26 [  
Actor act; R"6;NPeo  
public : 2z2`  
template < typename T > |w)5;uQ&\  
  struct result_1 2wh#$zGy  
  { P{oAObP%  
  typedef int result_type; ~a+NJ6e1  
} ; <O857 j  
`6w#8}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} k khE}qSD  
i Q`]ms+  
template < typename T > DvT+`X?R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /8CY0Ey  
  { Ky9W/dCR  
  do !s IwFv )  
    { ]rX9MA6  
  act(t); sB7" 0M  
  } juno.$ 6  
  while (cd(t)); ubGs/Vzye  
  return   0 ; cx(2jk}6  
} LM,fwAX  
} ; INNAYQ  
f]_mzF=&  
w7Dt1axB  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). G%hO\EO  
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。 #\FT EY!  
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。 Q-('5a19J  
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。 PW[6/7  
下面就是产生这个functor的类: ju{%'D!d9  
RV!<?[  
-0|K,k  
template < typename Actor > W);W.:F  
class do_while_actor xh'^c^1  
  { eqFvrESN~=  
Actor act; ePA;:8)_j  
public : G(OFr2M  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} z\Ui8jo:;  
sd!sus|( R  
template < typename Cond > "3y}F  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; k,_i#9 X  
} ; `jW 4H$D  
do' ORcZ  
x;U|3{I o  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +i)AS0?d  
最后,是那个do_ $%He$t  
YBylyVZ  
&va*IR  
class do_while_invoker YX;nMyD?~  
  { f)Y  
public : A'g,:8Ou  
template < typename Actor > C_-E4I Z)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const gM, &Spn  
  { QMb^&?;s  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5P\N"Yjx'  
} wgZrrq/W|  
} do_; 3j&B(aLy  
'G Y/Q5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8A/>JD3^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -3k;u  
最后来说说怎么处理break和continue 6Q$BUL}2?  
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。 H-a^BZ&iU  
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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