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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2[po~}2-0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 mPin\-I  
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, c0&'rxi( B  
!h!9SE  
8>q% 1]X  
kW&Z%k  
  class filler K<6x4ha  
  { 2nkj;x{H$  
public : ACO4u<M)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |ozoc"'  
} ; SRN9(LN  
!`[I>:Ex  
ZT8J i?_n  
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: e[mhbFf-  
+esNwz_   
nFnF_  
QX.6~*m1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |$w={N^4  
4c[)}8\  
v7FRTrqjj  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 q'F_ j"  
H r^15  
b+].Uc  
eH%L?"J~:  
二. 战前分析 ?lDcaI>+n  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 S~Iw?SK3  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ^[}0&_L w  
0j!ke1C&C  
8V|jL?a~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;Z1U@2./  
  /* --------------------------------------------- */ (SsH uNt.  
vector < int *> vp( 10 ); !Vr45l  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =j+oKGkoCa  
/* --------------------------------------------- */ Ge:-|*F  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6~h1iY_~  
/* --------------------------------------------- */ M1 ]6lg[si  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); YD46Z~$  
  /* --------------------------------------------- */ _8b]o~[Z+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); {IPn\Bka  
/* --------------------------------------------- */ ;q,)NAr&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 'CX.qxF1;p  
(Ef2 w[ '  
B_"OA3d_  
qIGu#zXW  
看了之后,我们可以思考一些问题: jUJTcL  
1._1, _2是什么? U++~3e@l  
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` `i C5Ii  
2._1 = 1是在做什么? AqbT{,3yW  
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。 c > mu)('U  
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。 frmqBCVJ:  
{8#N7(%z  
`+hy#1]  
三. 动工 Md>f  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `}9 1S  
ra%R:xX  
Qw<kX*fxrI  
[pW1=tI  
template < typename T > K\KO5A  
class assignment N=Uc=I7C  
  { a\&(Ua  
T value; Xh0wWU*  
public : rX!+@>4_L  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1 x\VdT  
template < typename T2 > \_gp50(3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]~\SR0  
} ; hr<7l C  
)-.Cne;n  
k?["F%)I  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 fmnRUN=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,"N3k(g  
W"-EC`nP  
(I7&8$Zl  
DO1 JPeIi  
  class holder K/wiL69  
  { X40la_[.  
public : hINnb7 o  
template < typename T > Q.9Ph ~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const jTd4H)  
  { S< EB&P  
  return assignment < T > (t); T6R7,Vt'v  
} EtR@sJ<  
} ; })zB".  
K=m9H=IX~T  
{ OxAY_  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: jMf 7J  
'HQ7 |Je  
  static holder _1; }RA3$%3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 foFg((tS  
\3Q:K |  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +EST58  
而不用手动写一个函数对象。 ol?z<53X]  
{+ C%D'  
Sv7>IVC?@  
1H&?UP4=(  
四. 问题分析 r,u<y_YW  
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。 28T\@zi  
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。  NVO9XK  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Jt-X mGULB  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [GR]!\!%~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]cF1c90%  
<\1}@?NGC  
五. 问题1:一致性 r^w\9a_  
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?| Z:_m}Ya|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 'a;ini  
+Cn yK(V  
struct holder |D;_:x9  
  { 9N~8s6Ob  
  // $6:XsrV\a  
  template < typename T > wJ80};!  
T &   operator ()( const T & r) const vQ-i xh  
  { 93Mdp9v+i  
  return (T & )r; ^%n124  
} n_""M:XH  
} ; {BFT  
F5N>Uqr*oN  
这样的话assignment也必须相应改动: v!<PDw2'  
.sd B3x  
template < typename Left, typename Right > nB cp7e  
class assignment ";wyNpb(  
  { .9T.3yQ  
Left l; $ZQl IJZ  
Right r; 6 QN1+MwB  
public : 8- dRdQu]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YPF&U4CN  
template < typename T2 > Bii6Z@kS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +(;8@"u  
} ; KY4d+~2  
\We"?1^  
同时,holder的operator=也需要改动: r?64!VS;  
Xtci0eS#V  
template < typename T > )^t!|*1LA  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ms.PO{wb  
  { R#Y50h zT  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); O24Jj\"  
} b7,  
tO?21?AD D  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 7*zB*"B'1t  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 qTyg~]e9(  
KK:N [x  
return l(rhs) = r; u$W Bc\ j  
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。 CnabD{uTf  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: oJP< 'l1  
?Wwh _TO  
template < typename Tp > $z= 0[%L  
class constant_t _ymJ~MK  
  { IYuyj(/!  
  const Tp t; &g*klt'B  
public : j.k@6[ R>?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} E9^(0\Z I  
template < typename T > 3H1Pp*PH  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .|T2\M  
  { ?ouV  
  return t; jMK3T  
} CXBzX:T?#  
} ; g93I+  
66oK3%[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 zLh Fbyn(  
下面就可以修改holder的operator=了 ?K0U3V$s  
pp(H PKs=}  
template < typename T > Oz :D.V 3~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <\h*Zy  
  { 1+R:3(AC  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); GA.BI"l  
} SV&kWbS  
!d\t:0;  
同时也要修改assignment的operator() ,,S9$@R  
K6E}";;  
template < typename T2 > !]yQ1@)*'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } rqF"QU=l  
现在代码看起来就很一致了。  G]b8]3^  
mj)PLZ]  
六. 问题2:链式操作 L*P_vCC  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }qG#N  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ,aI,2U91  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 d;{y`4p)s  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 (/'h4KS@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct KZ]r8  
.%_)*NUZ  
template < typename T > 4&|C}  
struct result_1 )B81i! q  
  { d5Qd'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; X&s7% ]n+  
} ; :ztyxJv1  
CQ<8P86gt  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ai4PM b$p  
7UnzIe  
template < typename T > /M:H9Z8!  
struct   ref [G\o+D?2  
  { P Q,+hq  
typedef T & reference; 2sUbiDe-  
} ; QeL{Wa-2F  
template < typename T > &RWM<6JP  
struct   ref < T &> KCD5*xH  
  { D%A@lMru  
typedef T & reference; P 4QkY#v  
} ; lDC}HC  
g&bwtEZ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $R";  
Z9xR  
template < typename T > ^1.7Juvb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $:e)$Xnn-  
  { ?s%v 3T  
  return l(t) = r(t); ZY)%U*jWU  
} @LcT-3u  
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。 qp\BV#E  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  [@<G+j  
u%xDsT DP  
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 U%q:^S%#eG  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: WV2~(/hX&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 v{.\iIg N  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 66 N)  
最后的布局是: b~j~  
                Add QNb>rLj52  
              /   \ ?I\v0H*  
            Divide   5 t=i/xG:5  
            /   \ qC..\{z  
          _1     3 V}SyD(8~  
似乎一切都解决了?不。 iD<6t_8),  
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。 |YRY!V_w  
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。 2A>C+Y[7\  
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: y^G>{?Tha  
o!utZmk$  
template < typename Right > 7 5|pp  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *0~M  
Right & rt) const n$YE !D'  
  { 2m\m/O  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F@1d%c  
} "<x&pQZ%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~0ooRUWU7  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 k}zd' /b  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 \B&6TeR  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 y AOg\+  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 "5}%"-#  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? +2Ql~w@$^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: waCboK'  
]`d2_mu  
template < class Action > f^?uY8<  
class picker : public Action ;E#\   
  { (z2Z)_6L*L  
public : d=y0yq{L  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +zsZNJ(U  
  // all the operator overloaded w" JGO  
} ; zKxvN3!  
{ 5-zyE  
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。 [O_^MA,z  
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: bDWeU}  
f05=Mc&)  
template < typename Right > x'qWM/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -`Q}tg>cT  
  { AK*N  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HIGNRm  
} m?;$;x~Dj  
%2D17*eK  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Mlj#b8  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ?/'}JS(Sm  
<0 uOq  
template < typename T >   struct picker_maker Qn.[{rw  
  { P"F{=\V1`<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; q}wj}t#  
} ; c 0-w6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > A,BEKjR~J  
  { -72j:nk  
typedef picker < T > result; Yj|]Uff8O  
} ; x2k*| =$  
BS7J#8cu  
下面总的结构就有了: <uD qYT$6  
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。 d0 -~| `5  
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。 7Ms90oE/c  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2]2H++  
至此链式操作完美实现。 8a>SC$8"  
%hINpZMr  
M4?8xuC  
七. 问题3 gvyT-XI  
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。 >'`Sf ?+|  
j[XYj6*d  
template < typename T1, typename T2 > %8w9E=  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3wC R|ab}  
  { M&y5AB0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2*u.3,aW  
} hD q2-X}  
-e ml  
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: g1 9S  
#3 bv3m  
template < typename T1, typename T2 > ArzDI{1  
struct result_2 @B`Md3$7  
  { P^[/Qi}j  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  AmcC:5  
} ; Q\9K2=4  
c!Dc8=nE0m  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? xU}M;4kH~  
这个差事就留给了holder自己。 73 V"s  
    }Hy ~i  
XoItV  
template < int Order > >uy%-aXiVa  
class holder; P`TIaP9%E  
template <> +xj "hX>3  
class holder < 1 > IgM v =^U  
  { yC !/PQ"  
public : -$YJfQE6G  
template < typename T > XmWlv{T+  
  struct result_1 S|K}k:v8  
  { A#DR9Eq  
  typedef T & result; ."mlSW"Wm  
} ; M"U OgS  
template < typename T1, typename T2 > vM4<d>  
  struct result_2 64U6C*w+  
  { >85zQ 1aL  
  typedef T1 & result; ?QpNjsF  
} ; S~3\3qt$  
template < typename T > ZHkw6@|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `Ko[r R+  
  { %fhNxR  
  return (T & )r; !/hsJ9  
} 2P9J' L  
template < typename T1, typename T2 > 8S  U%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const KcXpH]>!9  
  { FifbxL  
  return (T1 & )r1; 5~r2sCDPk  
} >I<PO.c!  
} ; G7-!`-Nk  
- k`.j  
template <> -9o{vmB{  
class holder < 2 > G!Zyl^  
  { v0@)t&O  
public : w sY}JT  
template < typename T > &[j]Bp?  
  struct result_1 *YvRNHP  
  { pn\V+Rg'  
  typedef T & result; 1`-r#-MGG  
} ; u^4h&fL  
template < typename T1, typename T2 > CMl~=[foW  
  struct result_2 'M/ ([|@  
  { K+),?Q ?.p  
  typedef T2 & result; lf$Ve  
} ; fKkjn4&W  
template < typename T > 2]ti!<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ::"E?CQLV  
  { i@zY9,b  
  return (T & )r; MYdx .NZT  
} U<bYFuS"  
template < typename T1, typename T2 > tcL2J.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :"'nK6>  
  { CAgaEJhX3  
  return (T2 & )r2; kso*}uh0  
} gx;O6S{  
} ; )^/0cQcJ  
fgCT!s7z  
`\b+[Nes  
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> >。 *jCW.ZLY  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: o""~jc~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: KCtX $XGL  
&; >4N"]  
return l(i, j) = r(i, j); BSzkW}3q9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) qO()w   
{-WTV"L5*2  
  return ( int & )i; &]iKr iG  
  return ( int & )j; $f-hUOuyo  
最后执行i = j; edpW8eND  
可见,参数被正确的选择了。 ([LIjaoi  
b{&FuvQg2  
FFzH!=7T?  
JwP:2-o  
Yx%bn?%;&  
八. 中期总结 !B^K[2`)N  
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: E%3TP_B3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7z'h a?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Ade }g'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5w<A;f  
L *Y|ey  
U[||~FW'  
$0qMQ%P  
=NDOS{($  
Pil;/t)"  
九. 简化 I>n g`  
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。 &<1 `O  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 F ?=9eISLJ  
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: m<@z}%v-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =`t^~.5  
  +-*/&|^等 ]QrR1Rg  
2. 返回引用。 #`ejU&!6  
  =,各种复合赋值等 :zp`6l  
3. 返回固定类型。 "H+,E_&(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ijW 7c+yd  
4. 原样返回。 ' 4 O-  
  operator, [1( FgyE  
5. 返回解引用的类型。 dM]#WBOP y  
  operator*(单目) O\Eqr?%L)  
6. 返回地址。 jw>h k  
  operator&(单目) OO-k|\{ |  
7. 下表访问返回类型。 "wM1qX  
  operator[] DxSsg  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 m 7 LUrU  
  operator<<和operator>> #oV+@D`  
p'Bm8=AwD  
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。 ~W{-Q.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Q5n`F5   
Oh; Jw  
template < typename Left > X0uJNHO  
struct value_return yyP-=Lhmo=  
  { iRw&49  
template < typename T > };katqzEg  
  struct result_1 x;#zs64f  
  { z2 hFn&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; aC^$*qN-)  
} ; ~5OL6Bi-q  
ai-n z-;  
template < typename T1, typename T2 > -5Utl os  
  struct result_2 |b.z*G  
  { PCE4W^ns  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; OAe#Wf!c  
} ; I:=dG[\h2  
} ; ` \ZqgX4  
w1^QD^KnH  
E4oz|2!m  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <"tDAx  
WlVl[/qt  
下面我们来剥离functor中的operator() +t!S'|C  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0kDBE3i#  
R: Z_g !h  
return l(t) op r(t) 1~yZ T  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #1/}3+=5B  
return op l(t) (Tvcq  
return op l(t1, t2) 7+,vTsCd  
return l(t) op -n))*.V  
return l(t1, t2) op Z~u9VYi!  
return l(t)[r(t)] uO(w1Q"^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] -j`LhS~|  
wN Wka7P*  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: H Sz" tN  
单目: return f(l(t), r(t)); 2U$"=:Cf  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Akk 3 Qx  
双目: return f(l(t)); :0~QRc-u  
return f(l(t1, t2)); ^twivNB  
下面就是f的实现,以operator/为例 +wfVL|.Wq  
/b[2lTC-e  
struct meta_divide lP _db&  
  { 7&%^>PU7  
template < typename T1, typename T2 > :8f[|XR4\N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) E3l*8F%<3  
  { m,MSMw1p  
  return t1 / t2; dQ:cYNm  
} h#.N3o  
} ; [c&B|h=>  
v}(6 <wnnS  
这个工作可以让宏来做: oh-|'5+,;h  
cDkV;$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ N$I03m  
template < typename T1, typename T2 > \ "VUYh$=[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [0@`wZ  
以后可以直接用 @!%n$>p/V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) IApT'QNM  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 WNX5iwm  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) .qD@ Y3-  
p3x?[ Ww  
yi6N-7  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 `wz[='yM  
pmc=NTr&<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #5ax^p2*~  
class unary_op : public Rettype p~jlx~1-]  
  { &X>7n~@0  
    Left l; 5f7zk  
public : .2:\:H~3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} O1y|v[-BW  
xTV{^=\rS  
template < typename T > ]7YNIS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TJ_=1Y@z  
      { X` r* ob  
      return FuncType::execute(l(t)); :}}%#/nd  
    } iz^qR={bW  
IyUdZ,ba  
    template < typename T1, typename T2 > rNN j0zw>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _ -..~K.|  
      { 9";sMB}W*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =?Fkn4t  
    } nHOr AD|&  
} ; fb]S-z(  
tjnPyaJEl  
Z*! O:/B  
同样还可以申明一个binary_op JgfVRqm   
&)9{HRP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hlbvt-C?}"  
class binary_op : public Rettype WrGK\Vw[  
  { jA(vTR.`  
    Left l; gBw^,)Q{0Y  
Right r; .TB"eUy  
public : \_]En43mg  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H=c`&N7E  
;O#g"8  
template < typename T > cu9Qwm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p3951-D  
      { F iAY\4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); n> w`26MMp  
    } cNK)5- U  
nhT(P`6  
    template < typename T1, typename T2 > 9.OA, 6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]/2T\w.<  
      { @r7:NU}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); l&(l$@t  
    } 3c'#6virz  
} ; S6i@"h5  
}^ FulsC  
l$Gl'R>>*  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 o+O}Te  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [:;# ]?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) C"uahP[Y  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Y$ Fj2nk+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .8gl< vX  
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。。。 [3/VCYje  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 wFS2P+e;X  
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) - xm{&0e)  
下面是修改过的unary_op dbdM"z 4  
$hrIO+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > c WAtju?L;  
class unary_op {=:#S+^ER  
  { fL*T3[d  
Left l; <E,%@  
  <O~WB  
public : \FmKJ\  
PH3 >9/H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,?cH"@ RJ  
Zl/< w(f_  
template < typename T > y*b3&%.ml  
  struct result_1 ;iYff N  
  { u0s8yPA  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; T/r#H__`  
} ; p]G3)s@>  
AC%JC+  
template < typename T1, typename T2 > MHj,<|8Q  
  struct result_2 |pZUlQbb  
  { m"2d$vro"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5r,r%{@K  
} ; .10y0F L4  
h:bru:ef  
template < typename T1, typename T2 > L{{CAB!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d3Di/Iej   
  { )U t5+-UK  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); n]Li->1  
} _Q(g(p&  
G%l u28}D  
template < typename T > 4$6T+i2E   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const is^pgKX  
  { "UVFU-Z  
  return OpClass::execute(lt(t)); s0u{d qP  
} F _3:bX  
AvJ,SQt  
} ; gN6rp(?y  
,YYVj{~2  
2{,n_w?Wy  
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 9SQ4cv*2  
好啦,现在才真正完美了。 @p=AWi}\  
现在在picker里面就可以这么添加了: ShOX<Fb&  
z;\dL  
template < typename Right > ?`_jFj+<\S  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ZAKeEm2A  
  { 6=hk=2]f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); e 8\;t"D  
} Rf-[svA  
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。 XMN:]!1J  
7Cqcb>\X  
[/ M^[p  
E6B!+s!]  
9O.YOiW  
十. bind uGN^!NG-0  
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。 XM1`x  
先来分析一下一段例子 qO1tj'U<  
\00DqL(Oj`  
vxQ8t!-u  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~p0c3*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 o]n!(f<(*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 g| <wyt[  
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。 YGvUwj'2a  
我们来写个简单的。 BP[|nL  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^ZDBO/  
对于函数对象类的版本: n.oUVr=nX  
@F*wg  
template < typename Func > fl\aqtF  
struct functor_trait J8a*s`ik  
  { zSvgKmNY  
typedef typename Func::result_type result_type; *u6Y8IL1  
} ; (h-*_a}F4  
对于无参数函数的版本: ,Tagj`@bHc  
RkEN ,xWE  
template < typename Ret > /\s}uSW  
struct functor_trait < Ret ( * )() > SlLw{Yb7\.  
  { R8ONcG  
typedef Ret result_type; oPKr* `'  
} ; 3 voT^o  
对于单参数函数的版本: d&8APe  
tMx}*l|]  
template < typename Ret, typename V1 > Q;Wj?8}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (6p]ZY  
  { Scm36sT{  
typedef Ret result_type; qm*}U3K  
} ; =QJRMF  
对于双参数函数的版本: DaHZ{T8>d  
`fXyWrz-k  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %?C8mA'w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3Ug  
  { 6 9y;`15  
typedef Ret result_type; S{Hx]\  
} ; aA`/E  
等等。。。 p{)5k  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _96~rel_P  
\vfBrN  
template < typename Func > nwt C:*}  
struct func_return 1_'? JfY-  
  { jVgFZ,  
template < typename T > X6+qpp  
  struct result_1 VQI(Vp|  
  { nz1'?_5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )+")Sz3zx  
} ; OYC_;CP  
x]mxD|?f  
template < typename T1, typename T2 > 5v)(8|.M  
  struct result_2 }ov&.,vQ  
  { Dq@2-Cv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z BUArIC  
} ; l&YKD,H};  
} ; _lKZmhi  
)&{K~i;:  
8x{B~_~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 qH,l#I\CG  
R =Ws#'  
template < typename Func, typename aPicker > Nr<`Z  
class binder_1 5m:i6,4  
  { H=g.34  
Func fn; L%}zVCg  
aPicker pk; ; |/leu8  
public : 5Ky#GuC  
2O"P2(1}v  
template < typename T > l%z<(L5  
  struct result_1 *Oc.9 F88"  
  { raVA?|'g~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; D0(xNhmKz  
} ; FOwDp0  
(R~]|?:wt  
template < typename T1, typename T2 > e6B{QP#jq  
  struct result_2 Xb !MaNm)  
  { P #F=c34u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vzel#  
} ; Y!q!5Crfi  
-V"22sR]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} g[>\4B9t  
$ N']TN  
template < typename T > _qqr5NU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @;xMs8@  
  { WnUweSdW  
  return fn(pk(t)); aq+Y7IR_  
} "jecsqCgK0  
template < typename T1, typename T2 > :f5s4N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j6~nE'sQ  
  { X7UuwIIP  
  return fn(pk(t1, t2)); ;g_> ;tR/  
} G!8Z~CPF  
} ; v1k)hFjPK  
5m=I*.qE  
MC((M,3L  
一目了然不是么? K'iIJA*Sn  
最后实现bind #eU.p&Zc  
uV-'~8  
a9zw)A  
template < typename Func, typename aPicker > X1[CX&Am  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) j#~Jxv%n  
  { gw`B"c|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ee1LO#^_6  
} z|7zj/+g  
=&0wr6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 VN0mDh?E  
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。 &~UJf4b|A  
r!P}u  
十一. phoenix 2>-S-;i  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: o47r<>t  
RO0>I8c1c  
for_each(v.begin(), v.end(), 3Y)PU=  
( S0g'r !;6  
do_ .*$OQA  
[ ;n=. {[,  
  cout << _1 <<   " , " ~'5  
] Uw-p758dD  
.while_( -- _1), hqk}akXt  
cout << var( " \n " ) h=kQ$`j6  
) iyVB3:M  
); 7f<EoSK  
Z=4{Vv*  
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: ,y9iKkg  
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 lT\a2.E  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 '6$*YN&5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ODc9r }  
2RF^s.W  
 $rXh0g  
template < typename Cond, typename Actor > % |q0-x  
class do_while NVIK>cT6  
  { o ]Jv;Iy@?  
Cond cd; s{ V*1$e~  
Actor act; Q "oI])r  
public : 5#3W5z  
template < typename T >  I~,G  
  struct result_1 Vh3Ijn  
  { &Gm$:T'~  
  typedef int result_type; +,:^5{9{  
} ; y5= `ap  
Ae^X35  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} p <eC<dtu  
6b8;}],|  
template < typename T > EzW)'Zzw~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TGuiNobD  
  { 2=-utN@Z  
  do m6eZ_ &+u  
    { I"AYWo?  
  act(t); Ub0/r$]DK  
  } $(s\{(Wn  
  while (cd(t)); J" j.'.  
  return   0 ; c8)/:xxl  
} |vte=)%  
} ; &"_u}I&\  
ERUt'1F?]  
kE.x+2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). UE _fpq  
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。 _u"nvgVz9  
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。 zeP}tzQO  
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。 9[v1h,L  
下面就是产生这个functor的类: C\_zdADUb%  
N_4eM,7t  
 6,1b=2G  
template < typename Actor > ]DFXPV  
class do_while_actor U,/6;}  
  { eLwTaW !C  
Actor act; ;E~4)^  
public : K\[!SXg@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} y AF+bCXo  
gw+9x<e  
template < typename Cond > 3qHQX?a  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; h9$ Fx  
} ;  "SN4*  
ZaFb*XRgS  
s"=6{EVqk3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?3z-_8#  
最后,是那个do_ ;TQf5|R\K  
qZ@0]"h  
*fO3]+)d+  
class do_while_invoker 8T;IZ(s  
  { n<Svw a}  
public : wI M{pK  
template < typename Actor > {v aaFs  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2Zuq?1=  
  { ,O1O8TwUB0  
  return do_while_actor < Actor > (act); m,3er*t{  
} <0|9Tn2O  
} do_; z!=P@b  
_ |<d5TI  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? J )BI:]m  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Y9SGRV(  
最后来说说怎么处理break和continue j$fAq\B  
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。 ?&WYjTU]H  
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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