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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7r wNjY#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 m$B)_WW  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, C vWt  
jt6,id)&  
+<w\K*  
T{zz3@2?  
  class filler yf2$HF  
  { p+; La  
public : QW_W5|_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #wfb-`,5&9  
} ; {=<m^ 5b9  
9O\N K:2  
)9z3T>QW  
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: .|<+-Rsj  
=JfSg'7  
Vl%jpjqP  
U$^$7g 3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); tzdh3\6F  
DI7g-h8`  
]j57Gk%z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "D?:8!\!  
X!!3>`|  
fm&pxQjg  
6;#Rd|  
二. 战前分析 ]c\d][R N  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 % n~ 'UA  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 )_\q)t"=  
vDcYz,  
JFh_3r'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zb& 3{,  
  /* --------------------------------------------- */ |7%#z~rT  
vector < int *> vp( 10 ); <-F[q'!C1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^>m"j6`h,  
/* --------------------------------------------- */ QV9 z81[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); jRNDi_u?Wb  
/* --------------------------------------------- */ )jHH-=JM  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); eD?f|bif  
  /* --------------------------------------------- */ &AhkP=Yw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); zHk7!|%Y  
/* --------------------------------------------- */ TI}Y U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); q@Oe}  
*PF=dx<8  
x5 ?>y{6D  
POt 8G  
看了之后,我们可以思考一些问题: vbSycZ2M7  
1._1, _2是什么? o2W^!#]=  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 eGj[%pk  
2._1 = 1是在做什么? 5Za%EaW%G  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 g~]?6;uu  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 k07pI<a?  
<_~e/+_.  
F7IZ;4cp  
三. 动工 Q+a"Z^Z|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [ %6(1$Ih  
D2MWrX  
nV3I6  
jCp`woV  
template < typename T > ] 8dzTEjk  
class assignment ']DUCu  
  { yNOoAnGT W  
T value; IHcR/\mz  
public : Uc d~-D  
assignment( const T & v) : value(v) {} Qkb=KS%z  
template < typename T2 > 55Ag<\7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }b=Cv?Zg$m  
} ; _q=ua;I&  
p}K.-S`MQ  
+wxDK A_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 u?I2|}#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment l" +q&3Zx  
.T\_4C  
@23~)uiZa  
R/Z zmb{  
  class holder d34BJ<  
  { HMqR%A  
public : MkX=34oc^  
template < typename T > }0~X)Vgm(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2VaKt4+`  
  { G- eSHv  
  return assignment < T > (t); Zgt(zh_l  
} Usq.'y/ o  
} ; Q?/qQ}nNw  
jj6yf.r6c  
e"&QQ-q  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: jH?!\F2)+  
M$UZn  
  static holder _1; OU'm0Jlk  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5[Uv%A?H#_  
\h5!u1{L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Sjo7NR^#e  
而不用手动写一个函数对象。 5&TH\2u  
{fa3"k_ke  
P$5K[Y4f  
VMH^jCFp  
四. 问题分析 20cEE>  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 .JX9(#Uk  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 D hD^w;f]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 D";@)\jN  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^]MLEr!S  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~DP_1V?  
h&2l0 |8k  
五. 问题1:一致性 fs0EbVDF  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| vX|5*T`(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ZaF9Q%  
Mh~E ]8b  
struct holder odWK\e  
  { P7\?WN$p  
  // .FC|~Z1T<F  
  template < typename T > \IZY\WU}2  
T &   operator ()( const T & r) const IR|#]en  
  { vKBi jmE  
  return (T & )r; 3<HZ)w^B  
} 4d\V=_);r  
} ; Ui.S)\B  
Y&-% N  
这样的话assignment也必须相应改动: Uj)Wbe[)p0  
~3Y4_b5E  
template < typename Left, typename Right > c3.;o  
class assignment ?OS0.  
  { a'(B}B=h  
Left l; Vrs?VA`v$  
Right r; qyP={E9A  
public : ZlP+t>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X}H?*'-  
template < typename T2 > U=PTn(2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^@^K <SVc  
} ; `T{'ufI4B  
hlmeT9v{  
同时,holder的operator=也需要改动: @MO/LvD  
V.Tn1i-v  
template < typename T > PU8dr|!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  fj'7\[nZ  
  { )3k?{1:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); wSi$.C2  
} Z@} qL1  
bvS6xU- J  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 3~:9ZWQ/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N-W>tng_x  
H$.K   
return l(rhs) = r; IKV!0-={!z  
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。 0o!mlaU#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8Qhj_  
Xw3j(`w$,  
template < typename Tp > a |#TnSk  
class constant_t 9{ #5~WP  
  { N&^zXY  
  const Tp t; p<3<Zk 7~0  
public : aa" 3 Io  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} A9;,y'm^8  
template < typename T > $O%"[w  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const sou~m,#  
  { SDB \6[D  
  return t; Bj<s!}i{[  
} 4:5M,p  
} ; )qe rA  
y%?'<j  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 'q?Y5@s  
下面就可以修改holder的operator=了 voQJ!h1  
`aTw!QBfG  
template < typename T > PQp/ &D4K  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0TZB}c#qT  
  { sUU[QP-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .N( X. C  
} `]^W#6l  
n'0r (  
同时也要修改assignment的operator() > l]Ble  
Ft?eqDS1  
template < typename T2 > V>/,&~0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } vn!5@""T  
现在代码看起来就很一致了。 hQ'W7EF  
YmOj.Q&  
六. 问题2:链式操作 ea]qX6)UZ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %z=:P{0UQ  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ka6E s~  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 %-a;HGbZn  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 `mA;1S  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]6M,s0  
@yo6w}3+-  
template < typename T > 4EmdQn  
struct result_1 zc$}4o  
  { N`?|~g3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; AUu<@4R7  
} ; DQ30\b"gU  
Q6D>(H#"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: ,H%[R+)  
{2YqEX-I*  
template < typename T > %}e['d h  
struct   ref }0tHzw=#%e  
  { 4.^T~n G  
typedef T & reference; #:By/9}-  
} ; xy b=7  
template < typename T > mPHto-=fB  
struct   ref < T &> c@Br_ -  
  { .$7RF!p  
typedef T & reference; +Gg|BTTL/  
} ; ~_Fx2T:X  
?dbSm3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: J/ Lf(;C_  
L]8z6]j*  
template < typename T > 4\5i}MIS0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const heL`"Y2'y>  
  { IT{c:jo1{`  
  return l(t) = r(t); PpKjjA<  
} zyhM*eM.7  
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。 ]A5Y/dd  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >KL=(3:":p  
Hqs!L`oW)  
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 9cHo~F|ur  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Rk7F;2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .{\eco  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 qdn_ ZE  
最后的布局是: xT]t3'y|-  
                Add yo/;@}g}  
              /   \ g'b|[ q  
            Divide   5 K4jHha  
            /   \ &a=78Z  
          _1     3 R?{xs  
似乎一切都解决了?不。 kmX9)TMVO  
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。 2]I l:>n,  
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。 tcT =a@  
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: '(rD8 pc  
r{^43g?  
template < typename Right > CgmAxcK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const D=mmBo  
Right & rt) const n1{[CCee@  
  { ,h*N9}xYTi  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =\|,hg)c  
} 0FtwDM))  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "~0`4lo:Xo  
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。  5{oc  
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。 tT>LOI_z  
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。 KILX?Pt[7  
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。 NXFi*  
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? "gJ.mhHX  
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: w2UEU5%  
RrvC}9ar  
template < class Action > '(FC  
class picker : public Action IycZ\^5*-  
  { [#mk TY  
public : v}N\z2A  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |(Mxbprz  
  // all the operator overloaded {'tfU  
} ; $BMXjXd}  
:MY=Q]l  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 :>JfBJ]|  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: P*BRebL:  
lYCvYe  
template < typename Right > 7)V"E-6h  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 'I&0$<  
  { F5RL+rU(h  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T>'O[=UWh  
} j :B/ FL  
#55:qc>m  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4qp|g'uXT  
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。 G(.G>8pf  
Ba8=nGa4KY  
template < typename T >   struct picker_maker  Q&xH  
  { c>K]$;}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; E&zf<Y  
} ; #jW-&a  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > I2WP/  
  { cJaA*sg  
typedef picker < T > result; k:Y\i]#yP  
} ; O^`EuaL  
0S$k;q  
下面总的结构就有了: (&Rk#iU 2  
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。 NGSts\D'}  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 d/ ^IL*O  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \/YRhQ  
至此链式操作完美实现。 q+\<%$:u  
2I [zV7 @t  
` = O  
七. 问题3 wQUl!s7M;  
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 |;0 <  
NOQ^HEi  
template < typename T1, typename T2 > ,M.}Qak^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o& FOp'  
  { rL1yq|]I  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); HvG %##  
} u_$4xNmQ  
dEtjcId  
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$5">%?  
+FqD.=8  
template < typename T1, typename T2 > >-I <`y-H  
struct result_2 4T(d9y  
  { O*l,&5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }x`Cnn  
} ; @@H_3!B%4v  
B4RrUA32  
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? PM[_0b  
这个差事就留给了holder自己。 |-}. Y(y  
    \)No?fB  
H%@f ^  
template < int Order > XqmB%g(  
class holder; !vAmjjB  
template <>  Fb(@i  
class holder < 1 > bPxL+ +  
  { %US&`BT!  
public : ;yomaAr  
template < typename T > )~wKRyQff  
  struct result_1 s6 g"uF>k  
  { [[IMf-]  
  typedef T & result; Pl/ dUt_  
} ; c EYHB1*cT  
template < typename T1, typename T2 > Gn8 sB  
  struct result_2 _GG\SWm  
  { AhN3~/u%7  
  typedef T1 & result; V'j+)!w5  
} ; xKSQz  
template < typename T > J;>epM ;*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CVa>5 vt  
  { 1z8"Gk6  
  return (T & )r; <3{MS],<<  
} >n09K8 A  
template < typename T1, typename T2 > Jx.f DVJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const am]M2+,2Ip  
  { 3@I0j/1#k1  
  return (T1 & )r1; />S^`KSTM  
} g4h{dFb|_  
} ; oN,1ig  
\~hrS/$[$  
template <> PK2;Ywk`  
class holder < 2 > 6h>#;M  
  { ;bB#P g  
public : }CBQdH&g;  
template < typename T > ?z9!=A%<V~  
  struct result_1 Pz2 b  
  { RhE~Rwbx  
  typedef T & result; tr<f ii 3<  
} ; `HRL .uX  
template < typename T1, typename T2 > e%JIqKS  
  struct result_2 eT".psRiC  
  { K|Sq_/#+U  
  typedef T2 & result; cuQ!"iH  
} ; &!CVF  
template < typename T > 754MQK|g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /9R0}4i7  
  { M(I%y0  
  return (T & )r; 5)%ahmY  
} $v@$C4  
template < typename T1, typename T2 > juOStTq<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !Ap5Uwd  
  { xx`YBn~"  
  return (T2 & )r2; *lSu=dk+  
} LIcc0w3  
} ; h~k<"  
fmz"Zg 9=  
3@V?L:J  
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> >。 A7X a  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $yASWz  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: f=l/Fp}4UH  
+^Xf:r` G  
return l(i, j) = r(i, j); TRm#H $  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ZW [&7[4  
&THtQ1D  
  return ( int & )i; .#QE*<T)]  
  return ( int & )j; @A1f#Ed<  
最后执行i = j; $t;:"i>  
可见,参数被正确的选择了。 7~XC_Yc1  
Z`tmuu  
 :RnUNz  
{6ZSf[Y6B  
fY00  
八. 中期总结 Km(i}:6"  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ST?{H SCz  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |!PL"]?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 I8gNg Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor kg^0%-F  
hU$o^ICH  
|0i{z(B  
[MpWvLP"x  
7 XxZF43  
E5^\]`9P  
九. 简化 >N|?>M*  
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。 D m0)%#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 qf x*a88  
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: sG u.G  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 xT+_JT65  
  +-*/&|^等 iM<$ n2t  
2. 返回引用。 B5z'Tq1  
  =,各种复合赋值等 ?sk>Mzr  
3. 返回固定类型。 f`hZb  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) u}nSdZC  
4. 原样返回。 O-V|=t  
  operator, (fF8)4l  
5. 返回解引用的类型。 wo0j/4o  
  operator*(单目) O^MI073Q>t  
6. 返回地址。 \t!~s^Oox  
  operator&(单目) ,JZ>)(@)  
7. 下表访问返回类型。 AO7[SHDZ  
  operator[] #'Y lO -C  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?9\D(V  
  operator<<和operator>> /2? CB\  
%'iJVFF  
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。 1#=9DD$4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: h <4`|Bg+  
/i,n75/y?  
template < typename Left > "QnYT3[l"  
struct value_return c~vhkRA  
  { `D77CC]vU  
template < typename T > 5pJe`}O4  
  struct result_1 v#Rh:#7O%U  
  { B%8@yS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =%m{|HQ`  
} ; J#$U<`j*G  
M^Sa{S*?  
template < typename T1, typename T2 > D}?p>e|<D  
  struct result_2 60~;UBm5O  
  { wtYgHC}X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Cy[G7A%  
} ; p*b_ "aF1  
} ; 9G/!18 X?f  
Tgz=I4g  
$2a"Ec!7  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait tDRR3=9pX  
]6e(-v!U  
下面我们来剥离functor中的operator() Jc#D4e1#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: r? /Uu &  
{U;yW)  
return l(t) op r(t) x-[ItJ% l  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) hS,&Nj+  
return op l(t) xF[%R{Mn'  
return op l(t1, t2) 8s)b[Z5  
return l(t) op ]CzK{-W  
return l(t1, t2) op u#Ig!7iUu  
return l(t)[r(t)] zr|DC] 3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] I> ;{BYPV  
yJI~{VmU7  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 3=d%WPgQ  
单目: return f(l(t), r(t)); +4:eb)e  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e#*3X4<\K  
双目: return f(l(t)); !5} }mf  
return f(l(t1, t2)); M{L- V  
下面就是f的实现,以operator/为例 s`$}xukT  
&3t973=  
struct meta_divide H7Q$k4\l  
  { /9pxEidVAS  
template < typename T1, typename T2 > v.|#^A?Qx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {'M<dI$  
  { -Rpra0o. C  
  return t1 / t2; <[[yV  
} yUnV%@.  
} ; 7W)W9=&BT  
dx@dnWRT,  
这个工作可以让宏来做: &G"s !:  
/0/ouA>+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ D|ceZ <9x  
template < typename T1, typename T2 > \ Eiu/p&ct  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2K9X (th1  
以后可以直接用 !'N@ZZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5?^#v  
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 r]!#v{#.  
(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。。。) k ;^$Pd?t  
Uoe{,4T  
4:/V|E\D  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 4gen,^Ij  
^.6yzlY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )g'J'_Sl  
class unary_op : public Rettype V*@aE  
  { 5REFz  
    Left l; j,.M!q]  
public : q@wD@_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} G?}?>O  
8NfXYR#  
template < typename T > ?z.?(xZ 6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !`e`4y*N  
      { 5!?5S$>  
      return FuncType::execute(l(t)); e6taQz@}  
    } "B{3q`(  
Q'n+K5&p  
    template < typename T1, typename T2 > 23tX"e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [\W&  
      { 4H6Fq*W{k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M[`[+5v  
    } A&M_ J  
} ; _3aE]\O[  
Ca0s m  
`$/a-K}  
同样还可以申明一个binary_op 2jyWkAP'  
f 0H.$UAL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d}Pfj=W  
class binary_op : public Rettype ><}nZ7  
  { ?SNacN@r  
    Left l; 8H4NNj Oy  
Right r; _[R(9KyF0f  
public : jkL=JAcf~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~pZ0B#K J  
Es+I]o0K  
template < typename T > H1c8]}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b1?^9c#0d  
      { ?(gha  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T#qf&Q Z  
    } , Wd=!if  
@MOQk  
    template < typename T1, typename T2 > M)#9Q=<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qob!AU|  
      { 6-|?ya  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); S a +Y/  
    } Q#3}AO  
} ; @4y?XL(n  
,cNe-KJk  
NVx>^5QV  
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 {N}az"T4f  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7n#-3#_mG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) b#?sx"z  
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。 ``CM7|)>`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7"'RE95  
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。。。 ~-k , $J?7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #//xOL3J  
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) &9flNoNR9  
下面是修改过的unary_op th73eC'  
)pl5nu#<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > y7>3hfn~w  
class unary_op S'!&,Dxq^  
  { \(pwHNSafk  
Left l; > '=QBW  
  K@7%i|H  
public : U*~-\jN1pb  
, @jtD*c)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} DujVV(+I  
LG:k}z/T  
template < typename T > mI7lv;oN<5  
  struct result_1 6]iU-k0b  
  { W+a/>U  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #HgN wM  
} ; "Vq= Ph  
J>v[5FX+  
template < typename T1, typename T2 > Md~SzrU  
  struct result_2 Z|C,HF+m.  
  { A8.noV  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6m$X7;x}  
} ; <KX9>e  
LY0f`RX*&  
template < typename T1, typename T2 > 9HJYrzf{%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oH w!~ c7  
  { F9eEQ{L  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4"@;.C""  
} ?7NSp2aq2A  
UK,bfLPt~  
template < typename T > ?L0;, \-t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -u@ ^P7  
  { ,mz;$z6i  
  return OpClass::execute(lt(t)); j;.P  
} B}TY+@  
i6HRG\9nU  
} ; ~qqxHymc  
<<LLEdB  
bRu 9*4t  
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 ^gcB+  
好啦,现在才真正完美了。 bdWdvd:  
现在在picker里面就可以这么添加了: xF{%@t  
_h<rVcl!wX  
template < typename Right > '/<\X{l8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "a2|WKpD  
  { 4vbGXb}!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `n>|rd  
} \'Ca1[y@B  
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。 sAc1t`  
R*pPUw\yn  
kFE9}0-   
*{VC<<`  
cRs.@U\{R\  
十. bind qfXt%6L  
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。 {{G3^ysa  
先来分析一下一段例子 AM=,:k$  
)ItABl[{  
[ifw}(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0JtM|Mg  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 DU6j0lz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 LN+x!#:e  
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。 *KNfPh#wi}  
我们来写个简单的。 9~`#aQG T  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: xwo *kFg  
对于函数对象类的版本: }~W/NP_F  
L91vp'+2  
template < typename Func > 5 <k)tF%  
struct functor_trait N & b3cV  
  { y]t19G+  
typedef typename Func::result_type result_type; JRC2+BU /  
} ; w=fWW^>bP  
对于无参数函数的版本: 2z{B  
N4;g"k b  
template < typename Ret > ,j XK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %P~;>4i,  
  { |aenQA#  
typedef Ret result_type; JYWoQ[ZO#>  
} ; Q   
对于单参数函数的版本: ?ja%*0 R  
<O=0^V  
template < typename Ret, typename V1 > l| uiC%T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Wi=zu[[qc  
  { mTsyVji8  
typedef Ret result_type; [_%u5sc-y  
} ; X~& 8^?  
对于双参数函数的版本: Vj4 h#NN$  
564L.^$@|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > />E ILPPb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !4Zy$69R  
  { _w\i~To!  
typedef Ret result_type; *Zg=cI@)(  
} ; m19\H  
等等。。。 B?&0NpVD  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy W#!AZ!  
WYF8?1dt +  
template < typename Func > FR6 W-L  
struct func_return 6IRRRtO(  
  { GXm#\)  
template < typename T > >"IG\//I  
  struct result_1 ym5@SBqIx  
  { ASov/<D_q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0p[k7W u  
} ; ,sSo\%  
(z8ZCyq7r[  
template < typename T1, typename T2 > vcj(=\ e8v  
  struct result_2 !i8)si_  
  { qN1fWU#$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rD21:1s  
} ; ShL!7y*rT{  
} ; F(.`@OO  
oUsfO-dET^  
hN K wQ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 43h06X`  
HqsqUS3[  
template < typename Func, typename aPicker > [2xu`HT02  
class binder_1 Y[)mHs2  
  { ;UXV!8SM  
Func fn; h8O\sKn  
aPicker pk; u(3 uZ:  
public : XK\nOHLS  
!pU^?Hy=  
template < typename T > l'4<^q  
  struct result_1 >Z*b0j  
  { ZDaHR-%Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; d)U(XiK'  
} ; | eCVq(R  
UTE6U6  
template < typename T1, typename T2 > 4jDi3MMU9  
  struct result_2 yw:%)b{  
  { xU%]G .k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (PH7nW7  
} ; W=EcbH9/.)  
5Q%)|(U'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} U"|1@W#  
=D0d+b6  
template < typename T > m$W2E.-$'#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uSYI X  
  { &a'mG=(K_c  
  return fn(pk(t)); !BW!!/U  
} b=BNbmX  
template < typename T1, typename T2 > 8J&9}@y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h #gI1(uL  
  { +C;;4s)  
  return fn(pk(t1, t2)); [4C_iaE  
} 2k=|p@V n~  
} ; %pWJ2J@  
}R}M>^(R4  
6oQ7u90z*  
一目了然不是么? O[$X36z  
最后实现bind N:Q.6_%^  
|1 qrU(  
&k|EG![  
template < typename Func, typename aPicker > [u*7( 4e  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) i@6g9\x+  
  { &S*{a  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~t2" L|i  
} mpD.x5jm<  
 *`qI<]!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 K)x6F 15r  
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。  ^F?B_'  
ueU"v'h\  
十一. phoenix 20 $Tky_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: c]VK%zl  
B!`.,3  
for_each(v.begin(), v.end(), Y ?~n6<  
( jxW/"Q   
do_ 3ONWu  
[  h8p{  
  cout << _1 <<   " , " G+sB/l"  
] RF6]_-  
.while_( -- _1), @|<nDd{2  
cout << var( " \n " ) >o p/<?<  
) hx%UZ<a  
); (/&ht-~EL  
:T6zT3(")D  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: [`h,Ti!m<  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor _{^F8  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -KbO[b\V  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8Dxg6>  
( Ygy%O%  
*3RD\.jPX  
template < typename Cond, typename Actor > liB~vdqj  
class do_while ^cW{%R>XY  
  { =$~x]  
Cond cd; xzMpTZQ  
Actor act; 2.j0pg .  
public : ;CL^2{  
template < typename T > 8zeD%Uv  
  struct result_1 V#1v5mWVx  
  { 2&s(:=  
  typedef int result_type; T|oDJ]\J  
} ; /YwwG;1  
26zif  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} uGlz|C  
M>RLS/r>d  
template < typename T > 23;\l   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eon(C|S7eK  
  { Z^A(Q>{e  
  do }EfRYE$E  
    { Z'^.H3YvL  
  act(t); ;SA+| ,  
  } $1Z3yb^  
  while (cd(t)); -xH3}K%  
  return   0 ; JP]4* l  
} w+%p4VkA<r  
} ; Y\1&  Uk  
r 3T#Nv  
M tDJ1I%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). J{EK}'  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 iu+H+_  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 '+^XL6$L  
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。 8fWnKWbbjw  
下面就是产生这个functor的类: blbzh';0}  
'i/"D8  
nM$-L.dG  
template < typename Actor > @M }`nKXM  
class do_while_actor u*Y!=IT  
  { TSL/zTLDJ  
Actor act; mp]UUpt  
public : #eI` l`}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +(q r{G?  
,qgR+]?({  
template < typename Cond > 7BA9zs392  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; QmPHf*w[  
} ; TlQ5'0&I  
Tkf4`Gxd  
%%O_:@9x,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 c$hoqi |tD  
最后,是那个do_ y3V47J2o  
!Nhq)i  
b{e|~v6&  
class do_while_invoker |TBKsx8  
  { !.{{QwZ  
public : i6h0_q8 >  
template < typename Actor > CBx5:}t  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const | -AR)Smt  
  { c*> SZ'T\  
  return do_while_actor < Actor > (act); N;,N6&veK/  
} 6 ^p>f:5  
} do_; v".u#G'u  
n-lDE}K9%B  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $J:~jY/J  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 w\.z-6G  
最后来说说怎么处理break和continue <J1$s_^`  
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。 !3at(+4  
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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