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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda P_8z'pYd>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Tye[iJ  
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, >4@/x{{  
L6E8A?>5rD  
dzn[4  
qmWn$,ax  
  class filler NQ"`F,T  
  { bUBQ  
public : *oca   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "Acc]CqH*  
} ; 7GVI={ b  
Z[pMlg6Z  
di5>aAJ)D  
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: N6wCCXd  
]> 36{k]&  
ic]b"ItD  
0}d^UGD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); = gbB)u-Pc  
xQK;3b  
@Wb_Sz4`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2qkZ B0[  
o2 vBY]Tj  
!Ey=  
^qP}/H[QT  
二. 战前分析 32KL~32Y  
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。 UoSzxL  
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 c>3AR17+5  
W`2Xn?g  
Y&JK*d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n13#}i {tm  
  /* --------------------------------------------- */ "x P2GZ  
vector < int *> vp( 10 ); 1*o=I-nOa  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); l=.h]]`;  
/* --------------------------------------------- */ j|/4V  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); a/v!W@Zz}  
/* --------------------------------------------- */ nnol)|C{5Y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); j68_3zpl  
  /* --------------------------------------------- */ 7\xGMCctM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); cEc_S42Z  
/* --------------------------------------------- */ LqA&@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \)' o{l&  
b!J%s   
IVblS iFF  
-4IHs=`;I  
看了之后,我们可以思考一些问题: /suW{8A(E  
1._1, _2是什么? eKw!%97>  
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。 #lld*I"d  
2._1 = 1是在做什么? b)1v:X4Bv=  
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。 F\G-. 1  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 AZgeu$:7p<  
THl={,Rw`  
1q7Y,whp  
三. 动工 -fm1T|>#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~aZy52H_#.  
ooW;s<6  
h]{V/  
O7of9F~"  
template < typename T > m:  
class assignment ^KRe(  
  { a6<UMJ  
T value; & uMx*TTY  
public : d)yu`U  
assignment( const T & v) : value(v) {} iXsX@ S^F  
template < typename T2 > 6";ew:Ih^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !Yi2g -(  
} ; ?Xq"Q^o4#e  
9>I&Z8J$M  
(O@fgBM  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 uZ/XI {/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment g;n6hXq4  
kQt#^pO)  
rT mVHt  
r|,_qNrw  
  class holder dvX[,*wz  
  { I)YUGA5  
public : j'QPJ(`~1l  
template < typename T > K}j["p<!  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const aB*'DDlx"r  
  { wdo(K.m  
  return assignment < T > (t); 99G'`NO  
} mY 1Gm|  
} ; ]o<&Q52|  
|T)  $E  
FO S5?%J  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: =lOdg3#\a  
qe3d,!  
  static holder _1; !+(c/ gwBh  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 gx ]5)O  
y`Nprwb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2P( 6R.8;6  
而不用手动写一个函数对象。 C4H$w:bVk  
D<wz%*  
p-o8Ctc?V  
V7}]39m(s  
四. 问题分析 =73aME}  
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。 h; "pAE  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 F +Dke>j  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "PePiW(i+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &rbkw<=j  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %5yP^BL0  
;Zt N9l  
五. 问题1:一致性 fG_<HJS(~  
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?| ?l>Ra0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 D_)N!,i  
!(8) '<t9  
struct holder IDK~ (t  
  { #Y%(CI  
  // ?[!_f$50]P  
  template < typename T > y)K!l :X  
T &   operator ()( const T & r) const f>zd,|)At  
  { P|tNmv[;  
  return (T & )r; 3'z L,WW  
} nIEIb.-  
} ; 4L_AhX7  
n3" @E<rW  
这样的话assignment也必须相应改动: 7I=vgT1F  
qp{3I("_  
template < typename Left, typename Right > V M{Sng  
class assignment *ORa@ x  
  { L}UrI&]V$:  
Left l; ]MmFtdvE  
Right r; x,j%3/J^2  
public : 3S=$ng  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W!R7D%nX  
template < typename T2 > .$U=ng j\t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Sah!|9  
} ; m}32ovpw  
G{u(pC^  
同时,holder的operator=也需要改动: ys- w0H  
O^DLp/vM  
template < typename T > fi  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const iit 5IV  
  { &~'^;hy=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); P%y9fU2[  
} ?Ll1B3f  
95.s,'0  
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。 eHc.#OA&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Im"8+756  
Q6$^lRNOpk  
return l(rhs) = r; L~!Lq4]V\g  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 /}Ct2w&<k  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ow4|GLU^;  
#SR )tU  
template < typename Tp > 30{+gYA  
class constant_t J?/NJ-F  
  { |[iEi  
  const Tp t; nn8uFISb  
public : gg&Dej2{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7e:7RAX  
template < typename T > "Z#MR`;&29  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }_fVv{D   
  { T~naAP  
  return t; ')Qb,#/,%  
} asL!@YE  
} ; >a)6GZ@  
F>U*Wy  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %:.IG.`d  
下面就可以修改holder的operator=了 q9B5>Ye)  
kf1 (  
template < typename T > &G aI  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const v%)=!T ,  
  { , L5.KwB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]D@y""{--s  
} J@RV^2  
?MD\\gN  
同时也要修改assignment的operator() tg;AF<VI  
7 aN}l QM  
template < typename T2 > 1Ba.'~:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } w -5_Ru  
现在代码看起来就很一致了。 Qy\K oo  
e^h4cC\^  
六. 问题2:链式操作 '<aFd)-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 lTZcbaO?]  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 xz){RkVzP  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 @O| l A  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 !$!"$-5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct E@8&#<  
$*;ke5Dm4  
template < typename T > _))--+cL  
struct result_1 Z`yW2ON$'  
  { 0kL tL!3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #IxCI)!I{[  
} ; eXQzCm  
[p96H)8YU  
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: }^ZPah  
2rqYm6  
template < typename T > 84y#L[  
struct   ref 2KQpmNN  
  { dUP8[y  
typedef T & reference; RQW<Sp~  
} ; YA@OA$`E  
template < typename T > 6@J)k V  
struct   ref < T &> $jN,] N~  
  { F17nWvF  
typedef T & reference; =Cp}iM  
} ; F2Co Xe7  
NplkhgSj  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: jHpFl4VPz  
*h2)$^P%  
template < typename T > ?&"!,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (\ Gs7  
  { ^vr`t9EE  
  return l(t) = r(t); -MItZ  
} ~ MW_=6U  
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。 "%)^:('Ki  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 v DVE#Nm_  
Ks.kn7<l  
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 LYp=o8JW|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "hXB_73)V  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 'fIirGOl  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 WHv xBd  
最后的布局是: e]u3[ao  
                Add QVQ?a&HYS  
              /   \ &g5+ |g (  
            Divide   5 J2Eb"y>/;  
            /   \ Pt8 U0)i)  
          _1     3 Xw<Nnvz6  
似乎一切都解决了?不。 "~aCW~  
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。 ^r0mx{i&  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 9 e0Oj3!B  
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: e"6!0Py#*  
2B&|0&WI  
template < typename Right > s(M8 Y  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const x)!NB99(tC  
Right & rt) const s9b 6l,Z  
  { ypsT: uLT  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #ZPy&GIr  
} or..e  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \k)(:[^FY  
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。 |csR"DOqz  
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。 mdPEF)-  
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。 [";<YR7iRN  
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。 +)l6%QKcW  
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? oN " /w~  
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: tQrkRg(E:  
xbhU:,o  
template < class Action > Oa|'wh ug  
class picker : public Action VJ$UpqVm  
  { Ee-yP[2 *  
public : '}$$o1R  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -%t2_g,  
  // all the operator overloaded _ya_Jf*  
} ; 'hl4cHk14  
A?/(W_Gt^M  
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。 1VC:o]$  
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: G!3d!$t  
#jNN?,ZK  
template < typename Right > 3erGTa[|q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5cE?>  
  { U#U nM,3%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 298@&_  
} sy;_%,}N  
c;pv< lX'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6_h'0~3?`  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 O6$d@r;EK]  
NM_Xy<.~E  
template < typename T >   struct picker_maker 9 WhZ= Xk  
  {  ]7yr.4?a  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }Pn]j7u!  
} ; 27-GfC=7*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^E(:nxQ6s  
  {  dr iw\  
typedef picker < T > result; Kt3 ]r:&J  
} ; 9k[>(LC  
wc#E:GJcK  
下面总的结构就有了: X,"(G}KUA  
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。 mIX[HDy:V$  
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。 Xv'5%o^i*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *eonXJYD  
至此链式操作完美实现。 -r!sY+Z>  
8Cw+<A*  
U%nLo[k  
七. 问题3 u+Q<> >lU  
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。 6@[7  
lboi\GP|  
template < typename T1, typename T2 > rW(<[2vg  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V O= o)H\  
  {  rr=e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); pZg}7F{$  
} -@EAL:kY  
UfWn\*J&k  
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: O>H'o k  
CFU'- #b  
template < typename T1, typename T2 > 96FS-`  
struct result_2 z nxAP|  
  { c_#+xGS!7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; MQ{.%  
} ; _`(WX;sK  
K-CF5i:  
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? C[xY 0<^B  
这个差事就留给了holder自己。 *P.Dbb8vn  
    ?|;q=p`t-  
vRQ7=N{3  
template < int Order > ',Q|g^rF]  
class holder; NP#:} )  
template <> 86AZ)UP2D  
class holder < 1 > d^sm;f  
  { %2jRJ  
public : 2/W5E-tn  
template < typename T > }; ;Thfd  
  struct result_1 5m]N%{<jAB  
  { iir]M`A.-  
  typedef T & result; 2aR<xcSg  
} ; ,'f^K!iA   
template < typename T1, typename T2 > aF41?.s  
  struct result_2 ,p\:Z3{ZH  
  { Adma~]T9  
  typedef T1 & result; L" GQ Q  
} ; =W_Pph  
template < typename T > k:qS'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G (o9*m1  
  { /eO :1c  
  return (T & )r; r$ 8 ^K\oF  
} >{HQ"{Q  
template < typename T1, typename T2 > PV\aQO.mo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8$TSQ~  
  { ;qN;oSK  
  return (T1 & )r1; cfP9b8JG  
} 4{rqGC /  
} ; w 4fz!l]  
1R+/T  
template <> ;#Y'SK  
class holder < 2 > ?;0w1  
  { 7a_tT;f;  
public : j LS<S_`  
template < typename T > lIUaGz|  
  struct result_1 2]}4)_&d<e  
  { s1GR!*z>  
  typedef T & result; N a $eeM  
} ; G8t9Lx  
template < typename T1, typename T2 > !w;oVPNg  
  struct result_2 R0A|} Ee*  
  { N7 FndB5%  
  typedef T2 & result; ]~K&b96(  
} ; ~EL3I  
template < typename T > MOia] 5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E;tEmGf6F  
  { y2{uEbA  
  return (T & )r; !jTtMx  
} [  ^S(SPL  
template < typename T1, typename T2 > :2zga=)g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )p^" J|  
  { tg%#W `  
  return (T2 & )r2; @/,:". SM  
} ouE/\4'NB  
} ; wr-/R"fX  
uSgR|b;R]  
W2Ik!wEe&  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 "\k| Z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: JuKG#F#,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |W#(+m  
6Lc{SR  
return l(i, j) = r(i, j); b$;qtfJG  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _@5|r|P>  
vk0b b3){D  
  return ( int & )i; |ns B'Q  
  return ( int & )j; ,` 64t'g  
最后执行i = j; T@%\?=P  
可见,参数被正确的选择了。 ?yc{@|  
v6M4KC2?  
y<g1q"F  
MO>9A,&f  
?:$\ t?e^  
八. 中期总结 , UsY0YC  
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: i$5<>\g  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 OU esL9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "P9(k>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor PS}'LhZ  
KcvstC`  
l+A)MJd oj  
;l %$-/%  
D){my_ /  
48IrC_0j  
九. 简化 64i*_\UKe  
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。 g7" 2}|qxo  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (QTF+~)  
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: lQM&q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 sg8[TFX@Z  
  +-*/&|^等 hm*cGYV/  
2. 返回引用。 *\(MG|S  
  =,各种复合赋值等 ~ \]?5 nj  
3. 返回固定类型。 -3K01p  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \(A A|;  
4. 原样返回。 (Z0_e&=*  
  operator, ^B)f!HtU  
5. 返回解引用的类型。 QR2S67-  
  operator*(单目) ~].?8C.>*  
6. 返回地址。 CkV5PU  
  operator&(单目) 5%%e$o+  
7. 下表访问返回类型。 'Qh1$X)R7a  
  operator[] BW:HKH.k  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1Q/= s,{u  
  operator<<和operator>> bp!Jjct  
3=Q:{  
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。 F8S>Ld  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |M&4[ka}  
i\,I)S%yJ  
template < typename Left > .VCF[AleS  
struct value_return +CM>]Ze  
  {  l*?_@  
template < typename T > M!46^q~-  
  struct result_1 s&hr$`V4  
  { iF9d?9TWl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^Z-oO#)h#  
} ; o1vK2V  
[l3ys  
template < typename T1, typename T2 > \_  V*Cs  
  struct result_2 n y cn  
  { Pa6pq;4St  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Mf2F LrAh  
} ; En:>c  
} ; R_O=WmD  
?j0yT@G  
oOLey!uZw  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =ecLzk"+F  
d:k n%L6k_  
下面我们来剥离functor中的operator() Wqkzj^;"G  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Wqkb1~]#Y  
o{6q>Jm  
return l(t) op r(t) Y hQ)M5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ruQt0q,W3%  
return op l(t) pCDN9*0/  
return op l(t1, t2) gW,hI>  
return l(t) op {#:31)P  
return l(t1, t2) op R8cOb*D  
return l(t)[r(t)] D<m0G]Ht*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] X@"G1j >/  
mU]VFPr5  
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: [ /YuI@C,@  
单目: return f(l(t), r(t)); hLbWqF  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (Vr%4Z8  
双目: return f(l(t)); %@Z;;5L  
return f(l(t1, t2)); FpiTQC7d  
下面就是f的实现,以operator/为例 b8e\(Dww  
*5 +GJWKN  
struct meta_divide g@37t @I  
  { ~ ;LzTL  
template < typename T1, typename T2 > 'f!U[Qatg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) NJ)Dw`|%|)  
  { ~_-]> SI  
  return t1 / t2; jM&di  
} <)p.GAZ  
} ; Lo~ ;pvv  
1_<x%>zG  
这个工作可以让宏来做: 59O-"Sc[  
vjq2(I)u  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )Xh}N  
template < typename T1, typename T2 > \ o]~\u{o#.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; d)e mTXB(  
以后可以直接用 `0N7Gc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) J Cq>;br.  
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 a3>/B$pE  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) :{#O   
odSPl{.>d  
G.H8 ><%  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 {g! 7K  
: oXSh;\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Bl*}*SPU  
class unary_op : public Rettype ~%8P0AP  
  { SfnQW}RGI  
    Left l; ?0_<u4  
public : &yvvea]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} F)(^c  
gLB(A\yG  
template < typename T > ;U|(rM;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a$ "nNmD?  
      { 7-``J#9=  
      return FuncType::execute(l(t)); cv aG[NF  
    } !1G KpL  
`UTPX'Vz  
    template < typename T1, typename T2 > 4LKpEl.=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >[AmIYg  
      { Zp> v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); b3^:Bh9  
    } x%l(0K  
} ; [zx|3wWAX-  
l S)^8  
{+WBi(=W  
同样还可以申明一个binary_op  xgcxA:  
Cgx:6TRS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > k1<^Ept  
class binary_op : public Rettype `Pvi+:6\Y  
  { !?nO0Ao-$  
    Left l; KClkPL!jP  
Right r; az F!V  
public : #4JMb#q0E  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WR{m?neE_N  
*S ag  
template < typename T > mol,iM*l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zr /v.$<  
      { Y"H`+UV  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1z PS#K/3  
    } 8>9Mh!t}(I  
Z)s !p  
    template < typename T1, typename T2 > ^eh.Iml'@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7GOBb|  
      { -G.N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]p`y  
    } l8FJ\5'M  
} ; 5vyg-'  
/_0B5 ,6R  
iT}>a30]B  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 R iLl\S#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 '#7k9\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) QPVi& *8_  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 N4vcd=uG#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! EB}B75)x  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 nQ\`]_C  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 E7L>5z  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) \>6*U r  
下面是修改过的unary_op Ddr.6`VJ  
V vrsf6l]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > tnJ7m8JmC  
class unary_op O2Qmz=%  
  { MJ JC6:  
Left l; [P &B  
  \}$|Uo$O  
public : dPEDsG0$a  
5p#0K@`n/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ESCN/ocV  
[c3!xHt5O  
template < typename T > 3Y)&[aj  
  struct result_1 }_nBegv  
  { rRRh-%.RU  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; .V hU:_u  
} ; 9i\RdJv.  
6\.g,>   
template < typename T1, typename T2 > kH eD(Ea  
  struct result_2 j2D!=PK;  
  { v WXo#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; th{f|fm62  
} ; G3_7e A#;  
=`3r'c  
template < typename T1, typename T2 > epsRv&LfC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KNeVSZT  
  { h>`[p,o  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); H1k)ya x4_  
} -s 0SQe{!_  
p%$r\G-x  
template < typename T > bo=H-d|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~rV$.:%va  
  { [)I^v3]U  
  return OpClass::execute(lt(t)); S%\5"uGa  
} +ywz@0nx  
{ 4j<X5V  
} ; zeMV_rW~  
?ES{t4"  
>V^8<^?G  
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 R|RGoGE6g  
好啦,现在才真正完美了。 }ekNZNcuM  
现在在picker里面就可以这么添加了: k M /:n  
0kUhz\"R:q  
template < typename Right > &`m.]RV  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const D+!T5)>(  
  { K}cZK  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); &>c=/]Lop  
} 7**zb"#y  
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。 j0L%jz  
(')t >B1Z  
;j T{< Y  
%72# tY  
(Iv@SiZf(  
十. bind ~aotV1"D  
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。 #X)DFAtb  
先来分析一下一段例子 ~~{lIO)&  
r.?dT |A  
a0ms9%Y;Q[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} pss')YP.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 UT@Qo}:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 t XzuP_0  
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。 F[c oa5  
我们来写个简单的。 eYv^cbO@:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Tcy9oYh!Pn  
对于函数对象类的版本: &5HI   
yFAUD ro  
template < typename Func > QHv]7&^rlj  
struct functor_trait qg j;E=7  
  { Z%?>H iy'o  
typedef typename Func::result_type result_type; GNW$:=0u  
} ; y0 vo-Q  
对于无参数函数的版本: |~76dxU  
I_B%F#X)  
template < typename Ret > @u+LF]MY  
struct functor_trait < Ret ( * )() > m<n+1  
  { s3Bo'hGxG  
typedef Ret result_type; hzAuj0-A  
} ; #IppjaPl8  
对于单参数函数的版本: VN-0hw/A  
.\`M oH  
template < typename Ret, typename V1 > tuH#Cy  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > BHpay  
  { &4wSX{c/P  
typedef Ret result_type; +sx(q@  
} ; &(< Gr0  
对于双参数函数的版本: E7$ aT^  
LI-ewea  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > tG]W!\C'h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [Qr_0O  
  { un\o&0}  
typedef Ret result_type; ^d>m`*px  
} ; $m)eO8S+  
等等。。。 qW3XA$g|j'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +^J&x>5  
`_DA!  
template < typename Func > \HD:#a  
struct func_return Uv k:  
  { "wVisL2+.  
template < typename T > )[99SM   
  struct result_1 HZ(giAyjq  
  { a"cw%L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {dh@|BzsbH  
} ; Wu,=jL3?$A  
8I*yS#  
template < typename T1, typename T2 > &gh>'z;`r  
  struct result_2 ht\_YiDg3  
  { =m|<~t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2n"-~'3\  
} ; "Ml#,kU<T  
} ; ,H|K3nh  
pw))9~XU  
u$qasII  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 VaonG]Ues  
;Zf7|i`R3  
template < typename Func, typename aPicker > <'T DOYb  
class binder_1 9AWP` ~l`  
  { ']!wc8m1"  
Func fn; [$6YPM>Ee  
aPicker pk; ~- aUw}U  
public : 2*W|s7cc  
uKY1AC__  
template < typename T > L{ej<0yr  
  struct result_1 IM,d6lN6s  
  { >z3l@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; nr>Yj?la  
} ; a U<+ `  
P(\x. d:  
template < typename T1, typename T2 > ZRGe$HaU  
  struct result_2 &i805,lx  
  { 6EY 0Fjsi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nBd(p Oe  
} ; 'K23oQwDB  
[pt U}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 2L.6!THG  
y`z?lmV)xM  
template < typename T > m8l!+8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -lfbn =3  
  { {rF9[S"h  
  return fn(pk(t)); }_}LaEYAo  
} c ? Zi/7  
template < typename T1, typename T2 > >2'A~?%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A/Sj>Y1j  
  { &[ |Z2}  
  return fn(pk(t1, t2)); 16ip:/5  
} >qMzQw2  
} ; ErQGVE;zk  
 u7&5t  
7 /" Z/^  
一目了然不是么? -23sm~`  
最后实现bind dM -<aq  
NwKj@Jos  
f(EO|d^u  
template < typename Func, typename aPicker > 1#zD7b~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) i\>?b)a>  
  { ^= kr`5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %4wHiCOg  
} T0o0_R  
y :QnK0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 i"^ y y+  
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。 7$Cv=8  
R_80J=%0  
十一. phoenix s?9`dv} P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /.UISArH  
S2 -J1 x2N  
for_each(v.begin(), v.end(), (V}?y:)  
( )ItW}1[I  
do_ nx!+: P ,  
[ T#}"?A|  
  cout << _1 <<   " , " GG4FS  
] Jg&f.  
.while_( -- _1), U*BI/wZ  
cout << var( " \n " ) $GD Q1&Z  
) u`*1OqU  
); 0 \1g-kc!v  
S""F58 H n  
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: Gg^gK*D  
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 pe!"!xJE  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 R$2\Xl@qQF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: i66/2BUh.  
SO`b+B  
AgOti]`aR  
template < typename Cond, typename Actor > C)cuy7<  
class do_while +~xzgaL  
  { ,y)V5 c1  
Cond cd; T|--ZRYn  
Actor act; i@=(Y~tD`  
public : AI$\wp#aw  
template < typename T > a!&<jM  
  struct result_1 0|mC k  
  { BtF7P}:MGf  
  typedef int result_type; `nd$6i^#W  
} ; s+0S,?{$  
"Qk)EY  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} pWeD,!f  
MZ^(BOe_  
template < typename T > ZQsVSz( 1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bl+PJ 0  
  { m*14n_m'  
  do o#-^Lg&  
    { ^HWa owy=  
  act(t); .p78 \T  
  } Hr(%y&0  
  while (cd(t)); Dyj>dh-  
  return   0 ; +@+*sVb  
} );xTl6Y9  
} ; gZL,xX  
g9F?j  
iG{xDj{CKv  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [n$6 T  
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。 I7;|`jN5K  
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。 fHgvh&FU  
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。 *3(mNpi{_  
下面就是产生这个functor的类: _"#n%@  
1 l-Y)   
qKI)*o062  
template < typename Actor > vSo,,~ F  
class do_while_actor nz/cs n  
  { nR,QqIFFw  
Actor act; }Rq{9j,%  
public : /kqa|=-`q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} xH>j  
S3y(' PeF  
template < typename Cond > o}Q3mCB  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *dx E (dP  
} ; 6&"GTK  
rotu#?B  
"8\2w]"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _rW75n=3b7  
最后,是那个do_ PebyH"M(  
~Vf A  
w u0q.]  
class do_while_invoker rouaT  
  { $nNCBC=  
public : T:*l+<?  
template < typename Actor > j;EH[3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }(9ZME<(  
  { G54`{V4&s  
  return do_while_actor < Actor > (act); |+Tq[5&R  
} ?:i,%]zxC  
} do_; lPg?Fk7AP  
-o@L"C>   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Cr YPcvd6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?DKY;:dZF  
最后来说说怎么处理break和continue xk s M e  
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。 2k^'}7G%  
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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