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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #j^('K|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +w k]iH  
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{*tn"y  
%su}Ru  
L8bI0a]r"*  
OBI+<2`Oc  
  class filler 0~Iu7mPY  
  { +-H}s`  
public : Gq0]m  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @@%i( >4Z  
} ; 83  i1  
Z@uTkqG)  
q6C6PPc  
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: eC>"my`  
8:P*z  
C@y}*XV[b  
N>A{)_k3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9@#h}E1$  
QM[A;WBr7  
})o~E  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 q:Y6fbt<7  
CYPazOfj  
2ec$xms  
t_I\P.aMA  
二. 战前分析 1jH7<%y  
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。 poXLy/K  
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 @%EE0)IA  
XOysgX0g  
5!'R'x5e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HDF!`  
  /* --------------------------------------------- */ mVv\bl?<  
vector < int *> vp( 10 ); G}!7tU  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); OuOk=  
/* --------------------------------------------- */ xH_A@hf;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Lh8bQH  
/* --------------------------------------------- */ Z0 [)u_<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )%iRZ\`f  
  /* --------------------------------------------- */ F>~ xzc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); JkSdLj  
/* --------------------------------------------- */ yaH Trh%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >aEL;V=}P  
[!1)mR  
Fw_ (q!  
_ yfdj[Ot`  
看了之后,我们可以思考一些问题: uQGz;F x  
1._1, _2是什么? AVXX\n\_  
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。 AIZW@Nq.5  
2._1 = 1是在做什么? "wA0 LH_  
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。  20I4r  
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。 M"=8O>NZ2  
$hG;2v  
I86e&"40  
三. 动工 s<A*[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Q~fwWp-J  
DE*MdfP0  
*0%4l_i  
)n\*ht7  
template < typename T > .A3DFm3t  
class assignment gw_|C|!P  
  { :8p&#M  
T value; BRQ"A,  
public : aB6Ye/Io  
assignment( const T & v) : value(v) {} &EAk z  
template < typename T2 > [096CK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <Ctyht0c.  
} ; ,f} h}  
H4M{_2DO  
`1nRcY  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9<xTu>7J  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >f&xJq  
a @6^8B?w;  
Zxg1M  
`kv1@aQPL  
  class holder 9*#$0Y=  
  { m)s xotgXf  
public : 1#grB(p?  
template < typename T > x!'7yx  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,LhE shf  
  { -#hK|1]  
  return assignment < T > (t); *;<e '[Y7f  
} 2q)T y9  
} ; @Z?7E8(  
6fh{lx>  
l iw,O 6  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Pj'62[5z  
`vudS?  
  static holder _1; +'-rTi\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "Dyym<J  
@ru<4`h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |2z}Xm5\  
而不用手动写一个函数对象。 jvu N  
xN6>2e  
A2Q[%A  
:~yzDk\I"-  
四. 问题分析 CE)*qFs  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 H{ZLk,  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 L >SZgmV+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5v"Y\k+1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :Df)"~/mO+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 x_yF|]aI!  
8KFj<N>'  
五. 问题1:一致性 {={^6@  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| P3G:th@j=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 sp|q((z{  
+9RJ%i&Ec  
struct holder yL.^ =  
  { +Y7Pg'35  
  // l{8CISO*  
  template < typename T > Sa Cx)8ul0  
T &   operator ()( const T & r) const 'f 3HKn<L  
  { +4Q[N;[+*  
  return (T & )r; XTV0Le\f  
} &`\ep9  
} ; ;TtaH  
XJUEwX  
这样的话assignment也必须相应改动: 0A.PD rM:  
_ j~4+H  
template < typename Left, typename Right > J==}QEhQ{  
class assignment ?FN9rhAC  
  { ^\MhT)x  
Left l; B22b&0  
Right r; B~?c3:6  
public : {gsW(T>)  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |"Z-7@/k$i  
template < typename T2 > D ZVXz|g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3)Zu[c[%'J  
} ; %VWp&a8  
4Q;<Q"  
同时,holder的operator=也需要改动: Lx%:t YZ  
HcA[QBh  
template < typename T > #pX8{Tf[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const v;Es^ YI  
  { pajy#0 U  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); G.Tpl-m  
} n'yl)HA~>`  
#7o0dE;Kg9  
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。 L?HF'5o  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `_GO=QQ  
ilv_D~|  
return l(rhs) = r; BhLZ7*  
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。 ^#;RLSv   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  //<:k8  
N`HSE=u>  
template < typename Tp >  DwXU  
class constant_t pw3 (t  
  { Pg Syt  
  const Tp t; Atd1qJ  
public : RJx{eck%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} zka?cOmYF[  
template < typename T > ^sV|ck  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2SciB*5  
  { KY g3U  
  return t; 2 5Q+1  
} @V$I?iXV  
} ; &$F[/[Ds+  
3p_b8K_bG  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @bT3'K-4  
下面就可以修改holder的operator=了 dQ<(lzS~  
!lhFKb;  
template < typename T > <GaT|Hhc=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const T`?n,'!(  
  { kon5+g9q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); xQo~%wW,?  
} :G}DAUFN  
4 [1k\  
同时也要修改assignment的operator() lUHtjr  
vL$|9|W(  
template < typename T2 >  %}h`+L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } "y$ qrN-  
现在代码看起来就很一致了。 ^wJEfac  
zmb@*/fK  
六. 问题2:链式操作 \i0-o8q@I  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 A*F9\mj I5  
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。 nW GR5*e:  
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。 Sph*1c(R  
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。 *Tp]h 0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct vTd- x>n  
@+&'%1  
template < typename T > 4gOgWBv  
struct result_1 #V[SQ=>x[  
  { | ]# +v@  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; C_G1P)k  
} ; Szts<n5  
E*k([ZL  
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: TV=c,*TV  
bnr|Y!T}Bi  
template < typename T > s@~/x5jwCs  
struct   ref 43L|QFo  
  { \f"1}f  
typedef T & reference; $)*xC!@6X  
} ; '#H")i  
template < typename T > Pbe7SRdr^  
struct   ref < T &> <tuS,.  
  { Dx3%K S  
typedef T & reference; c&*l"  
} ; hk} t:<  
5 `=KyHi:b  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: t77'fm  
TsD;Kl1  
template < typename T > v459},!P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Q]#Z9H  
  { io2@}xZF  
  return l(t) = r(t); oy5+ }`  
} L/x(RCD  
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。 Cs4hgb|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 7|Dn+ =  
lw[<STpD;  
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 <d"Gg/@a  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: f`|G]da-3o  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 t',BI  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 v`B4(P1Z  
最后的布局是: a,n93-m(m  
                Add =}R~0|^  
              /   \ s;1e0n  
            Divide   5 E[?kGR[  
            /   \ rzu s  
          _1     3 B 8{ uR  
似乎一切都解决了?不。 _z8;lt   
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。 Pp*}R2  
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。 wmYvD<  
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: 1[DS'S  
A[H;WKn0  
template < typename Right > ?"j@;/=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const T~J? AKx  
Right & rt) const !O{ z 3W  
  { <HQ&-jx  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T//S,   
} Df@/cT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 e{C6by"j{S  
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。 F=}Z51|:~  
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。 2Va4i7"X\  
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。 uTGcQs}  
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。 @~o`#$*|  
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? 54q3R`y  
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: 8=Q V N_  
J^ ={}  
template < class Action > cy1jZ1)  
class picker : public Action doD>m?rig3  
  { TpP8=8_Lh  
public : <AUWby,"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /s[DI;M$o  
  // all the operator overloaded QlD6i-a  
} ; ' msmXX@q  
>IY,be6>P  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 yr{B5z,  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: bx>i6 R2  
J#7y< s  
template < typename Right > @!\K>G >9[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -0 0}if7  
  { !kXeO6X@m  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G9RP^  
} I KcKRw/O$  
;fGx;D  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > U)[ty@zyF  
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。 HarFE4V  
R0<< f]  
template < typename T >   struct picker_maker  U:|H9+5  
  { ut5yf$%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; BXhWTGiG  
} ; VPd,]]S5(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > n+oDC65[  
  { <LA^%2jT  
typedef picker < T > result; M!{'ED  
} ; >5Lexj  
n )K6i7]xk  
下面总的结构就有了: l2&hBacT  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 &qRJceT(  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 qI2'u%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "l,UOv c  
至此链式操作完美实现。 =!,Gst_  
9;KJr[FQV  
j|K.i/  
七. 问题3 >;nS8{2o  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Coa-8j*R7  
f=I:DkR  
template < typename T1, typename T2 > ~O4|KY  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C5n?0I9  
  { 5I,$EGG  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); S()Za@ [a$  
} s[c^"@HT  
)+Y&4Qu  
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: hI~SAd ,#A  
7ZFJexN]  
template < typename T1, typename T2 > o4)hxs  
struct result_2 TnE+[.Qu  
  { &KqVN]1+^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^M|K;jt>  
} ; e|'N(D}h*  
6^YJ]w  
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? Sz0+ <F#5  
这个差事就留给了holder自己。 .nZ3kT`  
    EOVZGZF  
b3U6;]|x  
template < int Order > @]'S eiNp  
class holder; g%\L&}Jd  
template <> qm(1:iK,0  
class holder < 1 > HDS"F.l5  
  { \*"`L3  
public : xl] ;*&  
template < typename T > =B(mIx;m  
  struct result_1 G6O/(8  
  { 9L)L|4A.l  
  typedef T & result; I/p]DT  
} ; h~miP7,c<u  
template < typename T1, typename T2 > $TG?4  
  struct result_2 'sU)|W(3U  
  { &" h]y?Q  
  typedef T1 & result; 4}yE+dRUK:  
} ; G) 7)]yBL  
template < typename T > =! m JG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P5URvEnz:  
  { 3] 76fF\^[  
  return (T & )r; {XnPx? V  
} Lk.h.ST  
template < typename T1, typename T2 > 7B FN|S_l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const agsISu(  
  { *fhX*e8y  
  return (T1 & )r1; _t-7$d"  
} f a5]a  
} ; OFy,B-`A{  
+1@AGJU3  
template <> =A n`D  
class holder < 2 > NWKi ()nA%  
  { \Ph7(ik  
public : C\Ayv)S #2  
template < typename T > pm]fQ uq  
  struct result_1 @"8R3BN  
  { ty- r&  
  typedef T & result; y/R+$h(%  
} ; 0.DQO;  
template < typename T1, typename T2 > K]"Kf{bx  
  struct result_2 Tf-CEHWD  
  { <abKiXA"  
  typedef T2 & result; -p8e  
} ; ~A >o O-0K  
template < typename T > )H+kB<n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dAxp ,):&J  
  { -g~~]K%  
  return (T & )r; %f!iHo+Z  
} 7~vqf3ON4J  
template < typename T1, typename T2 > ]!Zty[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f\}22}/  
  { )%mAZk-*;^  
  return (T2 & )r2; 3{3/: 7  
} ` clB43 i  
} ; .~`Y)PON  
! F7:i  
)N)ljA3]  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 rYGRz#:~+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: hKksVi  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Q]\j>>  
IJPgFZ7  
return l(i, j) = r(i, j); se,Z#H  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9} *$n&B  
~3=2=Uf  
  return ( int & )i; AMT slo  
  return ( int & )j; h5-d;RKE  
最后执行i = j; \cZfg%PN  
可见,参数被正确的选择了。 8p =>?wG  
iz`jDa Q|1  
afm_Rrg[  
'h}7YP, w  
93D \R  
八. 中期总结 kZ[mM'u#  
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: t _\MAK  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {A3 m+_8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 I,j3bC  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor hTw}X.<4  
%dmfBf Ev  
Uu5C%9^s  
pULsGb  
|s|/]aD}o  
e2Jp'93o'  
九. 简化 8^X]z|2  
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。 },PBqWe  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 UC|JAZL  
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: fn1pa@P  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 G (\Ckf:  
  +-*/&|^等 RgGA$HN/  
2. 返回引用。 p >aw  
  =,各种复合赋值等 'v`_Ii|-  
3. 返回固定类型。 Yy@g9mi  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) DHzkRCM  
4. 原样返回。 7;xKy'B\  
  operator, p&5S|![\  
5. 返回解引用的类型。 JZ K7uB,X  
  operator*(单目) xG%*PNM0q  
6. 返回地址。 F+*Q <a4  
  operator&(单目) %6]\^  
7. 下表访问返回类型。 4oJ$dN  
  operator[] +/q0Y`v  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 yW> RRE;  
  operator<<和operator>> J3&Sj{ o  
JS7dsO0;  
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。 F< |c4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *?N<S$m  
<E}N=J'uJ  
template < typename Left > )ddsyFGW  
struct value_return P6we(I`"2  
  { + *a7GttU  
template < typename T > <gcmsiB|  
  struct result_1 o)!m$Q~v  
  { oD,C<[(p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  UTX](:TC  
} ; wlVvxX3%  
s3< F  
template < typename T1, typename T2 > .. UoyBV  
  struct result_2 <[9?Rj@  
  { (nz}J)T&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :c<*%*e  
} ; SG`)PW?  
} ; #eLN1q&Z  
)* 3bkKVB  
,s? dAy5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Ff)@L-Y\K  
P;c0L;/  
下面我们来剥离functor中的operator() 8[HZ@@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: NL-_#N$  
R&!]Rl9hf  
return l(t) op r(t) +-P<CCvWz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) i[_| %'p  
return op l(t) ^4UcTjh  
return op l(t1, t2) pK"&QPv  
return l(t) op D1ZC&B_}-  
return l(t1, t2) op /.v_N%*-v  
return l(t)[r(t)] :rL?1"   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] uk6g s)qxC  
0BFz7  
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: ! tr9(d  
单目: return f(l(t), r(t)); `Sx.|`x8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); w"6aha*%7  
双目: return f(l(t)); l $w/Fz  
return f(l(t1, t2)); yM|g|;U  
下面就是f的实现,以operator/为例 qmID-t"  
s7M}NA 0  
struct meta_divide ^$}/|d(  
  { |h D~6a  
template < typename T1, typename T2 > cIZ[[(Db  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]b )!YPo  
  { D O%Pwfkd  
  return t1 / t2; , QA9k$`  
} Y"oDFo,  
} ; 4y>(RrVG  
!l"tI#?6W%  
这个工作可以让宏来做: f?5A"-NS  
Ge1duRGa  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ GoL|iNW`  
template < typename T1, typename T2 > \ YM8rJ-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; p}BGw:=  
以后可以直接用 L ]*`4 L  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) R9r)C{63S&  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Z:c*!`F  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) m:"+J  
1x;@~yU  
|Q6h /"2  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 OF-WUa4t  
_T a}B4;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > nqeVV&b!  
class unary_op : public Rettype 6Wb!J>93  
  { |G=FqAX H  
    Left l; j"0rkN3$J  
public : ?cJA^W  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]7l{g9?ZtV  
l{QC}{Ejc2  
template < typename T > SlN"(nq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,@479ZvvR3  
      { T,Fm"U6[(  
      return FuncType::execute(l(t)); `OBl:e  
    } fOLnK y#  
W W35&mI)k  
    template < typename T1, typename T2 > F#KF6)P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L^x5&CCwk  
      { %VS 2M #f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); L, #Byao  
    } S<9gyW  
} ; hWm0$v 1p  
$i -zMa  
EFD?di)s  
同样还可以申明一个binary_op _ }^u-fJ/~  
3jS7 uU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &rcdr+'  
class binary_op : public Rettype s4N,^_j  
  { xlk5Gob*  
    Left l; {F/q{c~]  
Right r; E;$$+rA  
public : ]y}Zi/zh  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :k\} I k  
r;$r=Ufr  
template < typename T > /0-\ek ye  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }\ EL;sT  
      { lZBv\JE  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Gg}t-_M  
    } xmOM<0T  
1j+eD:d'  
    template < typename T1, typename T2 > \:h0w;34O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Eh:yR J_8  
      { :Nkz,R?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &D^e<j}RQ  
    } 8a?IC|~Pz  
} ; +~:x}QwGT  
n}f3Vrl  
`{Hb2 }L5  
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 C!hXEtK  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 g(1"GKg3K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <347 C{q  
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。 aI 7Xq3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! k 5t{  
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。。。 +hZ] B<$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 fs7~NY  
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) pRb<wt7v  
下面是修改过的unary_op }&C dsCM>2  
? S8$5gA  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > v,8Si'"i+  
class unary_op kF#{An)P  
  { M*v^N]>"G  
Left l; y _6r/z^  
  pTN%;`) {  
public : xS-w\vbLV  
b#e]1Q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?,!uA)({n  
4_WH 6Z  
template < typename T > v [dAywW  
  struct result_1 _@7(g(pY 3  
  { { qjUI  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1]HHe*'Z  
} ; X,&`WPA:S  
0,bt^a  
template < typename T1, typename T2 > V, E9Uds  
  struct result_2 *Gf&q  
  { Sio1Q0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ykJ+%gla  
} ;  z I(xSX@  
5[1@`6j   
template < typename T1, typename T2 > .iN-4"_j1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vs* >onCf  
  { *13g <#$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); u4@, *tT  
} 2m|Eoc&M_  
hjw4Xzju  
template < typename T > t2~"B&7My  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /nwxuy  
  { /FoUo   
  return OpClass::execute(lt(t)); D\@e{.$MZ|  
} $# D n4  
cn@03&dAl  
} ; bOi};/f  
 |h  
}5QZ6i#  
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 BDWim`DK"  
好啦,现在才真正完美了。 d~w}NK[(  
现在在picker里面就可以这么添加了: hkkF1 h  
\dC.%#  
template < typename Right > 9zmD6G!}t  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =`rppO  
  { F@B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +Kxe ymwr2  
} &t[z  
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。 B>ms`|q=l  
xV"6d{+  
?f(pQy@V  
^- u[q- !  
5`(((_Um+  
十. bind +oE7~64LL  
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。 -bv>iIC  
先来分析一下一段例子 Z83q-  
[c,|Lw4  
y>DfM5>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} l~`txe  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 K(%dcUGDK>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5cPSv?x^F@  
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。 0f_66`  
我们来写个简单的。 NEjPU#@c  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :(5]Z^  
对于函数对象类的版本: er&uC4Y]a  
:!r9 =N9  
template < typename Func > %@M00~-  
struct functor_trait AGw1Pl8]K  
  {  EGp~Vo-  
typedef typename Func::result_type result_type; WZfk}To1#  
} ; nXx6L!HJ#  
对于无参数函数的版本: p ~,a=  
67Af} >Q  
template < typename Ret > <1;,B%_^  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  ]2hF!{wc  
  { GN"M:L ^k`  
typedef Ret result_type; x@{G(W:W  
} ; /vFxVBX  
对于单参数函数的版本: =NVZ$KOZ  
"Nk=g~|  
template < typename Ret, typename V1 > M=" WUe_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > > gA %MT  
  { )R [@G.  
typedef Ret result_type; q/W{PBb-2k  
} ; hP'~  
对于双参数函数的版本: \'\N"g`Fr  
sR7{i  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > l8hvq(,{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .FfwY 'V  
  { w 7=D6`  
typedef Ret result_type; y9l#;<b  
} ; pfJVE  
等等。。。 3Hb .Z LE#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy pIU#c&%<9  
Zztt)/6*  
template < typename Func > pq/ FLYiv  
struct func_return Thht_3_C,f  
  { =]5DYRhX]  
template < typename T > y]~+`9  
  struct result_1 |!jYv'%  
  { HJ2]Nz:   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'O\d<F.c$2  
} ; 1j${,>4tQ  
=jk-s*g  
template < typename T1, typename T2 > <3],C)Zwc  
  struct result_2 =F^->e0N  
  { }iiG$?|.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ne !j%9Ar  
} ; 7gZVg@   
} ; {kRDegby  
Q G=-LXv:@  
,q'gG`M N  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 eMpEFY  
g%fJyk'  
template < typename Func, typename aPicker > B $ y44  
class binder_1 R:pBbA7E  
  { qH {8n`  
Func fn; -Y 6.?z  
aPicker pk; 8JjU 9#  
public : ^t/'dfF  
`a/PIc"  
template < typename T > 1drqWI~  
  struct result_1 %z!d4J75  
  { {"gyXDE1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Xn ZX *Y]"  
} ; 7(+OsE  
e GqvnNv  
template < typename T1, typename T2 > ' 5OVs:)"^  
  struct result_2 -Fok %iQ'5  
  { , $D&WH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; BRSgB-Rr7  
} ; XEgx#F ;F  
Im' :sJ31  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Z CQt1;  
1"4nmw}  
template < typename T > H>X\C;X[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3wa<,^kqy  
  { !e#I4,fn  
  return fn(pk(t)); QU,TAO  
} HhY2`P8  
template < typename T1, typename T2 > upEPv .h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yTq(x4]  
  { s:m<(8WRw  
  return fn(pk(t1, t2)); wCC~tuTpr  
} } {gWTp  
} ; .olP m3MC  
#1qVFU  
~D`oP/6  
一目了然不是么? b0z{"  
最后实现bind eB/hyC1  
W_f"Gk  
"6*Kgf2G  
template < typename Func, typename aPicker > qqom$H<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) utm+\/  
  { .' N O~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); G &rYz  
} 4f*Ua`E_  
p$b= r+1f  
2个以上参数的bind可以同理实现。 thm3JfQt  
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。 1A/c/iC  
+{Vwz  
十一. phoenix sKB-7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: amk42  
,TfI  
for_each(v.begin(), v.end(), {,-5k.P[  
( M:1F@\<  
do_ -RqAT1  
[ nGJIjo_I  
  cout << _1 <<   " , " :86luLFm  
] l"pz )$eE  
.while_( -- _1), (h@yA8>n  
cout << var( " \n " ) >y06s{[  
) GFc  
); Mp=kZs/  
p`l[cVQ<  
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: V jB`~  
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 D'sboOY  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Cp~3Jm3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: IIt^e#s&  
(.XDf3   
tm36Lw  
template < typename Cond, typename Actor > z:Zn.e*$b  
class do_while */Ry6Yu  
  { 3NxaOO`  
Cond cd; !wR{Y[Yu  
Actor act; U37?P7i's  
public : hC 4X Y  
template < typename T > tU2to V  
  struct result_1 8|-mzb&  
  { ,, H$>r_;  
  typedef int result_type; I}W-5%  
} ; KutgW#+40  
: $52Ds!i  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} I9G*iu=U   
b\Xu1>  
template < typename T > a^}P_hg}-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J0*]6oD!  
  { Nec(^|[   
  do :_YG/0%I  
    { a$! {Tob2  
  act(t); % x*Ec[l  
  } 3 ws(uF9$  
  while (cd(t)); =&*QT&e  
  return   0 ; qL;T&h  
} `=l{kBZT|  
} ; \A\yuJ=  
(R*jt,x  
zQj%ds:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {7~ $$AR(  
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。 IweK!,:>dN  
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。 $Ex 9  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 zf;[nz  
下面就是产生这个functor的类: ONe!'a0  
6r-n6#=  
e %v4,8  
template < typename Actor > UV8r&O  
class do_while_actor 8 W<)c  
  { &'ETx"  
Actor act; QKaj4?p$|S  
public : ut5!2t$c  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \/4%[Q2QDm  
S{)n0/_  
template < typename Cond > >]Yha}6h  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ZO0]+Ko  
} ; E+c3KqM  
z&vms   
Qu>zO!x  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 rn5g+%jX*  
最后,是那个do_ UoS;!}l  
]XafFr6pe  
._8cJf.ae  
class do_while_invoker = SJF \Z  
  { %iS]+Sa.K  
public : (*WZsfk>/<  
template < typename Actor > wukos5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?G>TaTiK#  
  { #bZ=R  
  return do_while_actor < Actor > (act); w~KBk)!*  
} pBnf^Ew1  
} do_; {2clOUi  
_,0!ZP-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? = hX-jP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 U+r#Y E.  
最后来说说怎么处理break和continue #!&R7/ KdD  
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。 a<"& RnG(  
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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