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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ed,~1GanY  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )SRefW.v  
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, pF:$  ko  
)<;Y-u.UW  
yyRiP|hJ  
1AfnzGvA  
  class filler |[ k.ii6iO  
  { xU>WEm2  
public : i8[t=6Rm@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #9}D4i.`}  
} ; bvr^zH,C  
FR4QUk  
E=CsIK   
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: Cc' 37~6~P  
mD0f<gJ1  
7>Ouqxh21  
foF({4q7b^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); so)[59M7  
N~d?WD\^  
>:S?Mnv6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \y)rt )  
'4Ixqb+  
X!Mx5fg  
^ft>@=K(|  
二. 战前分析  Ins`l  
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。 KL:j?.0  
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 Y. 5_6'Eo?  
3yY}04[9<  
goRL1L,5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pV +|o.<C  
  /* --------------------------------------------- */  |`f$tj  
vector < int *> vp( 10 ); `d +Da=L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?m=N]!n  
/* --------------------------------------------- */ .hP D$o  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |zNX=mAV  
/* --------------------------------------------- */ /W30~y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Xy&A~F  
  /* --------------------------------------------- */ zh`<WN&H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }DE g-j,F  
/* --------------------------------------------- */ %@ODs6 R0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); y$F'(b| )  
!/*\}\'4  
3!Ij;$  
-M~:lK]n   
看了之后,我们可以思考一些问题: .fFCC`&T  
1._1, _2是什么? kr5">"7  
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。 S8w _ii3zd  
2._1 = 1是在做什么? +I:Unp  
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。 x{8xW0  
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。 R'`qKc  
qIE9$7*X  
+z\^t_"f  
三. 动工 Nk 8B_{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /?'FE 7Y  
n;Q7X>-f8`  
4*#18<u5  
IH&|Tcf\  
template < typename T > L>&t|T2  
class assignment K.nHii   
  { gNrjo=  
T value; I-)+bV G  
public : f#"J]p  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9r<J"%*Q  
template < typename T2 > JCzeXNY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } SC!RbW@3  
} ; Uh4%}-;  
Jk11fn;\>  
,vawzq[oSy  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :$|HNeDO  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment KVaiugQ   
|?xN\O^#}  
zOIDU  
]t,BMu=%  
  class holder cN6X#D  
  { Hqx-~hQO  
public : *?>T,gx}  
template < typename T > v`x.)S1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const qLG&WB  
  { A#<?4&  
  return assignment < T > (t); IGQFtO/x  
} 'n]w"]|  
} ; >J?fl8  
EwT"uL*V;  
EU;9 *W<  
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: yu|8_<bq  
LEf^cM=>  
  static holder _1; u@M,qo`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 P=Jo+4O  
'ya{9EdlT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xn(kKB.  
而不用手动写一个函数对象。 (gU!=F?#m  
MK~8}x2K  
pRpBhm;iJ  
hH 3RP{'=  
四. 问题分析 s`8= 3]w  
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。 !hy-L_wL]  
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。 5 PJhEB  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3M7/?TMw{6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 fOGFq1D  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2- h{N  
gPO}d  
五. 问题1:一致性 Rsk4L0  
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?| "m8^zg hL  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 p%Vt#?q  
p)-^;=<B3  
struct holder m dg8,n  
  { ()?(I?II  
  // 1(R}tRR7R  
  template < typename T > !i}w~U<  
T &   operator ()( const T & r) const _6hQ %hv8  
  { G~[x 3L'  
  return (T & )r; 3(N$nsi  
} 9;u@q%;!k  
} ; RSRS wkC  
#gN&lY:CFn  
这样的话assignment也必须相应改动: /C:gKy4  
yx[/|nZDC4  
template < typename Left, typename Right > /Cr%{'Pzk  
class assignment L`TLgH&?R  
  { ? :%@vM  
Left l; 3;9^  
Right r; gz9j&W.  
public : !9e=_mY  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^[`%&uj!g  
template < typename T2 > v;{#Q&(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } EME|k{W  
} ; d7 y[0<xM  
Ll't>)  
同时,holder的operator=也需要改动: +\]\[6  
&r /Mi%  
template < typename T > eo?bL$A[s  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const FD #8mg  
  { ^{`exCwM x  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Nai2W<,  
} :3Ox~o  
~ .g@hS8>  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ;$|nrwhy  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  V}CG:9;  
ED gag  
return l(rhs) = r; (?c"$|^J  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 K\r8g=U  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !Ai@$tl[S  
2%m BK  
template < typename Tp > W{+2/P  
class constant_t Yj49t_$b  
  { rM%1GPVob  
  const Tp t; $6 f3F?y7  
public : q|(HsLs  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Q)h(nbbVak  
template < typename T > #;yZ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const wi=v}R_  
  { x 9fip-  
  return t; ZY+qA  
} b4kgFA  
} ; XRi8Gpg  
kDxFloK  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _Fl9>C"u  
下面就可以修改holder的operator=了 8l rpve  
99QU3c<.  
template < typename T > TvbE2Q;/UL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const TC*g|d @b  
  { VTE .^EK!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); F JyT+  
} } q8ASYNc  
xb8!B  
同时也要修改assignment的operator() "chDg(jMZ  
{P_.~0pc*  
template < typename T2 > )SGq[B6@I  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } xy;;zOh`  
现在代码看起来就很一致了。 4kx N<]  
FZn w0tMq  
六. 问题2:链式操作 j#ab_3xH  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 > ~O.@|  
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。 9%9#_?RW  
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。 ?Ir:g=RP*  
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。 k<?b(&`J  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct P*j|.63  
cvL;3jRo  
template < typename T > J|73.&B  
struct result_1 T>W,'H  
  { S f# R0SA  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; X &H"51  
} ; ?:0Jav  
f!X[c?Xy"  
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: $ I?"lky  
p!%pP}I  
template < typename T > y6BAH  
struct   ref 9\(| D#  
  { 1'8YkhQ2a  
typedef T & reference; Q"#J6@  
} ; &rR2,3r=  
template < typename T > @H8EWTZ  
struct   ref < T &> v3>UV8c'  
  { ]ZS OM\}  
typedef T & reference; Ow,b^|  
} ; >H ,*H;6  
F!K>Kz  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: e*1_8I#2  
COlaD"Y  
template < typename T > uB?ZcF}Tk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const BMf@M  
  { K*dCc}:`  
  return l(t) = r(t); zm;C\s rF  
}  %;!.n{X  
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。 Ax}JLPz5'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,/unhfs1q  
k9F=8q  
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 ]]yO1x$Kk  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8q7b_Pq1U  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 e+K^A q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &%Tj/Qx  
最后的布局是: hE-M$LmN@  
                Add w4Z'K&d=  
              /   \ ddR>7d}N  
            Divide   5 32 =z)]FZ  
            /   \ 9N3eN  
          _1     3 5@W j>:w  
似乎一切都解决了?不。 x,Vr=FB  
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。 / XIhj  
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。 U m+8"W  
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: bZV/l4TU  
a' IdYW0  
template < typename Right > vvOV2n .WD  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const e>7i_4(C  
Right & rt) const zdH kG_PT  
  { k VQ\1!  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nQS|Lt_+  
} [ikOb8 G#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 jZ; =so  
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。 GPkpXVm  
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。 0ZO2#>gh$  
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。 v.5+7,4  
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。 <0?W{3NqI  
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? SX-iAS[<  
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: _J[P[(ab  
po7qmLq  
template < class Action > Q NVa?'0"Y  
class picker : public Action o _H`o&xr  
  { S21,VpW\  
public : \uMLY<]P  
picker( const Action & act) : Action(act) {} */DO ex"y  
  // all the operator overloaded FC"8#*x  
} ; ?G&ikxl  
8HdAFRw  
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。 N,U8YO  
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: C"enpc_C/  
01o4Th m  
template < typename Right > Y[S1$(K&*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const HUOj0T  
  { C{wEzM :  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N)>ID(}F1  
} g$o&Udgs  
76` .Y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (_{y B[z>`  
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。 z&^&K}  
2VCI 1E  
template < typename T >   struct picker_maker #LN`X8Wz'  
  { /|#fejPh  
typedef picker < constant_t < T >   > result; S#[j )U-  
} ; 5ms(Wd  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ld-_,-n  
  { ?P c'C  
typedef picker < T > result; Q)z8PQl O  
} ; PE5G  
RY*U"G0#w  
下面总的结构就有了: #yvGK:F  
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。 _t}WsEQ+P  
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。 5QO9Q]I#_\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8SS|a  
至此链式操作完美实现。 Q.c\/&  
E q+_&Wk  
-RK- Fu<e  
七. 问题3 |IUWF%~^$+  
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。 :S(ZzY Q  
^L&iR0  
template < typename T1, typename T2 > `x%>8/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *s iFj CN<  
  { N=g"(%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &XUiKnNW  
} c-FcEW  
*EwR!L*  
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: CQDkFQq-dq  
]L}dzA?:  
template < typename T1, typename T2 > @2v_pJy^  
struct result_2 DkAAV9*  
  { t#eTV@-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6Sn.I1Wy  
} ; 3|Xyl`i4o  
1D!<'`)AY  
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? 'a.qu9PJ  
这个差事就留给了holder自己。 LvYB7<zk>  
    fL7xq$K  
>t_6B~x9  
template < int Order > g5r(>,vY  
class holder; x.R4% Z  
template <> K8Y=S12Ti  
class holder < 1 > 2P{Gxz<#  
  { @bP)406p  
public : r1RM  
template < typename T > PXNh&N  
  struct result_1 fZA4q0  
  { Z0r?| G0  
  typedef T & result; nwCrZW  
} ; kt$jm)UI~l  
template < typename T1, typename T2 >  U}j0D2  
  struct result_2 ,:\|7F  
  { WaR`Kp+>  
  typedef T1 & result; *,WU?tl&  
} ; 'Ne@e)s9  
template < typename T > fkNbS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wz ~d(a#  
  { G {%LB}2  
  return (T & )r; x{/g(r={}  
} 7o5BXF  
template < typename T1, typename T2 > Czu\RXJR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const = 6\^%  
  { 1 Nd2{(  
  return (T1 & )r1; _[ZO p ~  
} LOV)3{m  
} ; HEc+;O1<  
\7'{g@C(  
template <> M{hg0/}sUW  
class holder < 2 > 161xAig  
  { !^Y(^RS@  
public : P;]F(in=  
template < typename T > hv_XP,1K  
  struct result_1 K1!j fp  
  { /HRFAqep  
  typedef T & result; ut/=R !(K  
} ; naznayy  
template < typename T1, typename T2 > LvUj9eVb/L  
  struct result_2 ,>+p-M8ZL  
  { A`o8'+`C  
  typedef T2 & result; a\ YV3NJ/A  
} ; Y,t={HiclX  
template < typename T > gi _5?$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nq8C'Fo!6T  
  { )*x6 FfTUd  
  return (T & )r; |02gupqqi  
} k4y 'b  
template < typename T1, typename T2 > rK]Cr9WM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R>mmoG}MQ[  
  { FNY8tv*/x  
  return (T2 & )r2; 5 -RsnF  
} vJOw]cwq  
} ; e@* EzvO  
 dZ0vA\z|  
cI?8RF(;  
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> >。 !AfHk|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @8rx`9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 0eu$ W  
ly_HWuFJ3  
return l(i, j) = r(i, j); g0Gf6o>2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !sW(wAy?o  
rJbf_]^  
  return ( int & )i; x%!s:LVX  
  return ( int & )j; 8jo p_PG'  
最后执行i = j; S<@7_I  
可见,参数被正确的选择了。 ,a]?S^:y]  
e:n<EnT  
X1-'COQS%&  
w\i\Wp,FP  
64G[|" j D  
八. 中期总结 Df<xWd2  
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: ``\i58K{e  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +kO!Xc%P&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 OJ5#4qJ[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^^as'Dk  
f"SD/]q-  
%r}{hq4  
p=GBUII #  
hp7|m0.JW  
h"_;IUZ!  
九. 简化 .e=:RkI,  
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。 ,\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _R13f@NWB:  
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: +|'c>,?2H  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =JbRu|/  
  +-*/&|^等 ;HJLs2bP  
2. 返回引用。 9c#+qH  
  =,各种复合赋值等 (# Gw1  
3. 返回固定类型。 'H&2HXw&2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) rrqR}}l  
4. 原样返回。 %gyLCTw  
  operator, `YLD`(\  
5. 返回解引用的类型。 bM!_e3ik;  
  operator*(单目) >x+6{^}Q>  
6. 返回地址。 ^*8G8'k;$  
  operator&(单目) )Sg~[WxDv  
7. 下表访问返回类型。 8I8 F/47x  
  operator[] v7jq@#-   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4UlyxA~   
  operator<<和operator>> WEQ1 Seq  
A3no~)wZn  
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。 Ov4y %Pj  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: x:>wUhzZ  
y8L D7<1u  
template < typename Left > eg?<mKrZ  
struct value_return qnJt5  
  { FsV'Cu@!U  
template < typename T > D 38$`j  
  struct result_1 EB=-H#  
  { [}/LD3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +5o8KYV  
} ; Q}K#'Og  
zb}9%.U  
template < typename T1, typename T2 > 2FF4W54I  
  struct result_2 RwPN gRF  
  { u7[ykyV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^m"u3b4  
} ; 8lb%eb]U  
} ; r>"   
s3O} 6  
B}?5]N==]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait H]p!\H  
`m?c;,\  
下面我们来剥离functor中的operator() ]2'na?q9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: IOoz^/'  
j>x-"9N  
return l(t) op r(t) l>{R`BZ/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) mc_ch$r!  
return op l(t) lR[qqFR  
return op l(t1, t2) %D8ZO0J7H  
return l(t) op < hO /jB  
return l(t1, t2) op !n$tr  
return l(t)[r(t)] !+4cqO  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :GW&O /Yo  
xw T%),  
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: 9h%?QC  
单目: return f(l(t), r(t)); }_;!hdY q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r'uGWW"w  
双目: return f(l(t)); x.zbD8l/9  
return f(l(t1, t2)); 1~ t{aLPz  
下面就是f的实现,以operator/为例 )m{Ye0!RD  
$m+sNEAa  
struct meta_divide ~J8pnTY  
  { %4 XJn@J  
template < typename T1, typename T2 > \&3"<6xA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9D}/\jM  
  { t|!j2<e  
  return t1 / t2; Q~Hh\Lt  
} OhmQ,  
} ; @qjfZH@  
X*Dj[TD]  
这个工作可以让宏来做: ]%Nlv(  
!$Tw^$n  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ d,tU#N{Q6  
template < typename T1, typename T2 > \ /43-;"%>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -zO2|@S,  
以后可以直接用 f{i8w!O"~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `S.ZS}~!F  
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 M$d%p6Cv  
(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。。。) V8wKAj Ux  
.tmiQ.  
~+bGN  
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 *"98L+  
npyAJp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7Wa?$6d  
class unary_op : public Rettype XfE -fH1j  
  { pD2<fP_  
    Left l; c8M2 ^{O,`  
public : #nO|A\N  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W$o2 7f  
G #T<`>T  
template < typename T > sv(f;ib  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t"lyvI[  
      { <zy,5IlD  
      return FuncType::execute(l(t)); s/e"'Hz  
    } x]{E)d"!  
<uk1?Q g  
    template < typename T1, typename T2 > y}K\%;`[a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G"59cv8z4R  
      { N+)?$[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (ihP `k-.  
    } qcJft'>F  
} ; Dbaf0  
Lru-u:  
j! NO|&k  
同样还可以申明一个binary_op X$b={]b  
ph|ZG6:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $BDBN_p  
class binary_op : public Rettype W Qzj[  
  { sz):oea@f@  
    Left l; #W2[  
Right r; L]hXp t  
public : FNQX7O52  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .LRxP#B  
!lmWb-v%36  
template < typename T > =AEz9d ciS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =}fd6ea(o  
      { 6V+ qnUk  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Ld,5iBiO:  
    } (5Tvsw`  
x2#qg>`l  
    template < typename T1, typename T2 > Lx U={Y0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -(JUd4#  
      { Uo_tUp_Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); zN_:nY>  
    } hsG#6?l3  
} ; 6ZqgY1  
A?"h@-~2  
kao}(?x%  
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 tue/4Q#7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ei@M$Fd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $\Tkhq<  
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。 AdoZs8Q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! z&3]%t `C  
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。。。 rp :wQ H7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 AzpV4(:an.  
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) VzRx%j/i  
下面是修改过的unary_op [{<dbW\ 9  
fd8#Ng"1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4R) |->"  
class unary_op 6=PiVwI  
  { TQ1WVq }*  
Left l; .Nx W=79t  
  g42R 'E%  
public : {lzG*4?  
dyFKxn`,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )3muPMaY  
<-jGqUN_I  
template < typename T > 4W\,y_Q o  
  struct result_1 '3kcD7  
  { ke.7Zp2.R  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; f'dK73Xof  
} ; < 3 j~=-  
~ |,e_ zA  
template < typename T1, typename T2 > CYB=Uq,  
  struct result_2 ? Ekq6uz\)  
  { bEr.nF  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~'  =lou  
} ; 8tWE=8<  
jgvh[@uB?  
template < typename T1, typename T2 > ,bSVVT-b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n2;9geq+  
  { Q.(51]'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); A:Rw@ B$  
} VvgN3e[  
.~dEUt/|)  
template < typename T > >7>7/7=O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S[@6Lp3q_  
  { = ?N^>zie  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4IGxI7~27#  
} 6hbEO-(  
iiwpSGFl]  
} ; 8SD}nFQ  
2_olT_#  
$ WFhBak8  
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 /;UTC)cJ  
好啦,现在才真正完美了。 WX*cICb5  
现在在picker里面就可以这么添加了: `QCD$=  
S.fXHtSx  
template < typename Right > 2v|qLf e1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `03<0L   
  { j-P^Zv};u  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); > I%zd/q?  
}  g@(30{  
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。 gO{W#%  
x[m'FsR4  
M-91 JOt~  
rAatJc"0  
ag/u8  
十. bind /2:Q6J  
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。 cJ4S!  
先来分析一下一段例子 j[T%'%  
I;iR(Hf)?q  
.5k^f5a  
int foo( int x, int y) { return x - y;} s@M  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $WD +Q@6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 & 3I7]Wm  
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。 & ^!v*=z  
我们来写个简单的。 wL|7mMM,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: vcD'~)G(*  
对于函数对象类的版本: IgiqFV {  
o;'4c  
template < typename Func > lvig>0:M  
struct functor_trait +wjlAqMQ  
  { r2)pAiTM*  
typedef typename Func::result_type result_type; R]fYe#!"  
} ; R^?PAHE 7  
对于无参数函数的版本: "] 9_Fv  
8ok7|DJ  
template < typename Ret > n=SzF(S[M  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ].c@Gm_(  
  { qSCTFJ0  
typedef Ret result_type; 4jD\]Q="1  
} ; zrTY1Asw;4  
对于单参数函数的版本: QZ9M{Y/  
ma`w\8 a  
template < typename Ret, typename V1 > 8ST~$!z$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -q|*M:R  
  { \ 6jF{  
typedef Ret result_type; T7X!#j" \  
} ; ^K*~ <O-  
对于双参数函数的版本: f#2#g%x  
0I6499FQ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > r8H7TJI0   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]qF<Zw7  
  { /!o1l\i=5  
typedef Ret result_type; (#lm#?<)  
} ; 012:BZR  
等等。。。 T=O l`?5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Y~}QJ+`?  
/G[+E&vj  
template < typename Func > xBt4~q;#sE  
struct func_return T[mw}%3<v  
  { =54Vs8.  
template < typename T > [_h.1oZp~  
  struct result_1 4E,hcu  
  { 1XC*|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ``/y=k/au  
} ; 23,%=U  
'XG:1Bpm  
template < typename T1, typename T2 > K7y!s :rg!  
  struct result_2 [k}dES#  
  { 8dYk3 sk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s n=zh1 A  
} ; !e9N3Ga  
} ; 'bbV<? ):  
#xD&z^o  
19pND m2H1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 h,Y{t?Of  
y_;]=hEL  
template < typename Func, typename aPicker > 3m?@7F  
class binder_1 gizmJ:<  
  { i,C0o   
Func fn; v[p/c.p?i  
aPicker pk; )@sJTAK  
public : [w+yQ7P  
w+URCj  
template < typename T > ~m009  
  struct result_1 m1M;'tT@  
  { \pT^Zhp)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .eZPp~[lAN  
} ; Vq?8u/  
,'/HcF?yf  
template < typename T1, typename T2 > }L{_xyi>#  
  struct result_2 nph7&[xQI  
  { $cp16  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'b?#4rq}  
} ; G!> iqG  
1( QWt  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,E n(gm  
+8?R+0P  
template < typename T > pGZl.OI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0%q{UW2  
  { wh7i G8jCz  
  return fn(pk(t)); p4<M|1Z&  
} >F LdI  
template < typename T1, typename T2 > rTm>8et  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const troy^H  
  { @[[C s*-  
  return fn(pk(t1, t2)); TA-(_jm  
} cN[ q)ts  
} ; "'&>g4F`o  
Rd;~'gbG  
f0HV*%8  
一目了然不是么? ^bY^x+d  
最后实现bind ->RF`SQu  
nEZ-h7lzl(  
=%#$HQ=  
template < typename Func, typename aPicker > 5Qm.ECXV  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?*MV  ^IY  
  { r~Is,.zZ}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]w&?k:y>  
} -h^} jP8  
G74a9li@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )Zu Q;p  
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。 ,sRrV $,"  
;)bF#@Q  
十一. phoenix I,`D&   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: eA~_)-Z-  
d q+7K  
for_each(v.begin(), v.end(), HnKF#<  
( V+"*A  
do_ FclSuQWti  
[ [> aoDJ  
  cout << _1 <<   " , " 51FK~ 5  
] U K]{]-  
.while_( -- _1), /9vMGef@  
cout << var( " \n " ) U}C#:Xi>$  
) \Kzt*C-ZH  
); {bq-: CZe  
*{p& Fy55  
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: a?Qcf;o  
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 .of:#~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 { P\8g8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /{#_Um0.  
tRrY)eElS  
jP7+s.j>  
template < typename Cond, typename Actor > piM11W}|/  
class do_while $d"f/bRWy  
  { 77bZ  
Cond cd; i6\!7D]  
Actor act; NcY0pAR*  
public : x#}eC'Q  
template < typename T > 3M:B?2  
  struct result_1 p(b1I+!  
  { Ok{:QA~#  
  typedef int result_type; 2KNKdV3NK  
} ; CR|&VxA  
-L'`d  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?0)XS<  
r(xlokpnb6  
template < typename T > -~GJ; Uw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QT&Ws+@ s{  
  { !Pjg&19  
  do Hn]n]wsLy  
    { p(&o'{fb  
  act(t); ]TZWFL-  
  } <}'B-k9  
  while (cd(t)); M[3w EX^  
  return   0 ; 3[O =2  
} #WmAkzvq  
} ; `h{mj|~  
8&[<pbN)  
W%<]_u[-}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). O0*L9C/Q  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Am`A[rV0  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 TOF62,  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 .p*D[o2 9  
下面就是产生这个functor的类: F0^~YYRJV  
sTstc+w  
Bst>9V&R  
template < typename Actor > (<~ R[sT|  
class do_while_actor +6Fdi*:  
  { NHVx!Kc  
Actor act; eeTaF!W  
public : F?AfB[PM  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <hC3#dNRd  
6@*;Wk~  
template < typename Cond >  v2=!*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?D 9#dGK  
} ; w^6N :]d  
!*. nR(>d  
fU7:3"|s8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 bc}OmPE  
最后,是那个do_ w*kFtNBfU  
gJ~*rWBK:  
u,9U0ua@;  
class do_while_invoker Im1qWe  
  { ?(UXK hs  
public : (mr` ?LI}  
template < typename Actor > / H/Ne )r  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *(.^$Iq4  
  { b'"%   
  return do_while_actor < Actor > (act); bjX$idL  
} w/D m  
} do_; KKJ[  
84\o7@$#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )@|Fh@|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !0+Ex F  
最后来说说怎么处理break和continue 7%}}m&A7h  
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。 qfe%\krN{i  
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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