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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 1M/$< kQ-N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [Q:f-<nH  
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, u GIr&`S  
+,wWhhvlzv  
<S{7Ro  
yU!GS-  
  class filler U1kh-8  :  
  { -xTKdm D  
public : Z:c*!`F  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} j%u8=  
} ; KcnjF^k  
 `~h0?g  
HSC6;~U  
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: ]*GnmG:D*  
]7l{g9?ZtV  
SlN"(nq  
Z:TFOnJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {yU0D*#6  
> '.[G:b  
GqMB^Ad  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 X7b!;%3@  
tbS#^Y  
IE}Sdeqi)  
?F25D2[(  
二. 战前分析 Qqh^E_O  
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。 ^} tuP  
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 _trpXkQp  
E;$$+rA  
9LHa&""  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .}`V I`z*  
  /* --------------------------------------------- */ moe/cO5a9  
vector < int *> vp( 10 ); N|o> %)R  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;)P5#S!n-  
/* --------------------------------------------- */ "5 y<G:$+~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Zq^^|[)bA  
/* --------------------------------------------- */ C&e8a9*,(a  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?o8a_9+  
  /* --------------------------------------------- */ 3+j^E6@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >ks3WMm  
/* --------------------------------------------- */ dt0T t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +~:x}QwGT  
n}f3Vrl  
`{Hb2 }L5  
=^#0.  
看了之后,我们可以思考一些问题: g(1"GKg3K  
1._1, _2是什么? <347 C{q  
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。 aI 7Xq3  
2._1 = 1是在做什么? k 5t{  
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。 'Z y{mq\  
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。 ~RAzFLt6x  
$Q=$?>4U  
:ET x*c  
三. 动工 8pd&3G+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: k~& o  
*XHj)DC;  
50COL66:7  
J#+Op/mmo  
template < typename T > *Q0lC1GQ  
class assignment K[n<+e;G  
  { R&gWqt/  
T value; =1eV   
public : 1T:)Zv'  
assignment( const T & v) : value(v) {} OW?uZ<z  
template < typename T2 > `..EQ BM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3Nc'3NPQ'  
} ; `Y0fst<,  
/\nJ  
BF>T*Z-Ki  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 HhzkMJR8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment x-tm[x@;o  
 B$@1QG  
\m@] G3=]  
iOKr9%9?Z  
  class holder ux%&lff  
  { {`($Q$Q1  
public : BDWim`DK"  
template < typename T > hkkF1 h  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,"x23=]  
  { *sjj"^'=  
  return assignment < T > (t); /j`i/Ha1  
} xV"6d{+  
} ; cb\jrbj6  
-7&^jP\,  
s@/B*r9  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: b5lk0jA  
.`:oP&9r  
  static holder _1; PWADbu{+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Pn~pej5'K  
:(5]Z^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +s#S{b  
而不用手动写一个函数对象。 A@9U;8k  
WZfk}To1#  
p ~,a=  
QC$=Fs5+  
四. 问题分析 SS l8  
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。 e[d7UV[Knn  
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。 )^*9oqQ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 R[mH35D/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }CB=c]p  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 MAm1w'ol"  
oO!1  
五. 问题1:一致性 (mD-FR@#  
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?| M=" WUe_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 > gA %MT  
)R [@G.  
struct holder q/W{PBb-2k  
  { hP'~  
  // \'\N"g`Fr  
  template < typename T > sR7{i  
T &   operator ()( const T & r) const l8hvq(,{  
  { .FfwY 'V  
  return (T & )r; / K2.V@T  
} ;o~+2Fir  
} ; ~frPV8^DP  
rf1wS*uU+  
这样的话assignment也必须相应改动: Zztt)/6*  
pq/ FLYiv  
template < typename Left, typename Right > Thht_3_C,f  
class assignment v*C+U$_3\1  
  { lx A<iQia  
Left l; S0Rf>Eo4  
Right r; 7?n* t  
public : (hRgYwUa<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f)u*Q!BDD  
template < typename T2 > %x cM_|AyR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zm;*:]S  
} ; AAlmG9l&7  
~PU1vbv9T  
同时,holder的operator=也需要改动: h%C Eb<  
Knw'h;,[  
template < typename T > Q KcF1?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const SoXX}<~E4  
  { ~P"!DaAf  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <{-(\>f!9  
} cpr{b8Xb8&  
tF;& x g  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ,oBk>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 110>p  
~vjr;a(B  
return l(rhs) = r; .yFg$|yG  
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。 E,ZB;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Mo/2,DiI5  
 "df13U"  
template < typename Tp > (> +k3  
class constant_t 5tgILxSK  
  { (DEL xE  
  const Tp t; 2]_4&mU  
public : *`S)@'@:(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Up!ZCZ$RC  
template < typename T > b. %B;qB  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2RSHB o  
  { >H=Q$gI  
  return t; O0=,&=i  
} %Zv(gI`A  
} ; 0Z1H6qn  
nY"rqILX?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #0YzPMV  
下面就可以修改holder的operator=了 \0^rJ1*  
X,JWLS J  
template < typename T > yTq(x4]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const g.`t!6Hc  
  { 1 ">d|oC  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 23u1nU[0  
} }Nd`;d  
MLv.v&@S  
同时也要修改assignment的operator() MRVz:g\mi  
tE9_dR^K  
template < typename T2 > qqom$H<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ttAVB{kdo  
现在代码看起来就很一致了。 0P%|)Ae  
9^ *ZH1  
六. 问题2:链式操作 }96/: ;:k  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 I$6 f.W  
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。 !MF"e|W  
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。 < jocfTBk  
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。 +'&_V011<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $v bAcWj  
+VpE-X=T  
template < typename T > l]kl V+9t  
struct result_1 TLL[F;uZ  
  { @|UIV  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; E_gDwWot  
} ; k.%W8C<Pa  
+q_lYGTiO  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: zs]/Y2  
<}Wy;!L  
template < typename T > Hb AMoow!  
struct   ref hC 4X Y  
  { xMfv&q=k@  
typedef T & reference; ]R0A{+]n  
} ; #ZnX6=;X  
template < typename T > f$S QhK5`  
struct   ref < T &> ?o(X0  
  { >~wk  
typedef T & reference; <QoE_z`76  
} ; ; R|#ae@  
:mtw}H 'F8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Iv|WeSL.  
53+rpU_  
template < typename T > n\ ',F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const U#]eN[  
  { )!*M 71  
  return l(t) = r(t); .8PO7#  
} %d#)({N  
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。 wrb& ta  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [.Wt,zrE  
1 GHgwT  
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 0S5C7df  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _} 9R}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 >=W#z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 JO^ [@  
最后的布局是: >]Yha}6h  
                Add ZO0]+Ko  
              /   \ E+c3KqM  
            Divide   5 z&vms   
            /   \ Qu>zO!x  
          _1     3 y=qo-v59'  
似乎一切都解决了?不。 n]fbV/ x  
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。 ]XafFr6pe  
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。 0V,MDX}#_  
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: HXV73rDA  
"oXAIfU#T  
template < typename Right > XQY&4tK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @] "9EW 0  
Right & rt) const lgqL)^8A  
  { j}.J$RtW1f  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `8.32@rUB.  
} 42LXL*-4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 utl=O  
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。 GGL4<P7  
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。 Hi" n 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。 l}-`E@w  
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。 /Vd#q)b%T  
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? 1Da [!^u,D  
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: _xL&sy09t  
z*~ PYAt  
template < class Action > m"7R 4O  
class picker : public Action Y6%OV?}v!  
  { Yg,lJ!q  
public : n@,eZ!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <07W&`Dw  
  // all the operator overloaded =yhfL2`aw  
} ; yxUVM`.~  
C(*@-N pf[  
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。 Ci9wF (<k  
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: u2O^3r G-  
wR+`("2{r  
template < typename Right > PyxN_agf  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -XIvj'u  
  { y* Q-4_%,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =}GyI_br;8  
} {ZEXlNPww  
mf_'| WDs  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $<% nt  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 "<$vU_  
oqHm:u ^2  
template < typename T >   struct picker_maker XTaWd0Y  
  { R{A/ +7!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %vYlu%c<  
} ; 1gej$G@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > KBHKcFk  
  { M]TVaN$v#  
typedef picker < T > result; kGiw?~t=%  
} ; kR?n%`&k  
sZBO_](S  
下面总的结构就有了: )^#Zg8L  
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。 [y;ZbfMP|o  
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。 @@mW+16  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  pytfsVM  
至此链式操作完美实现。 ~0GX~{;r  
zGz'2, o3  
B_jI!i{N%o  
七. 问题3 \J&#C(pn  
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。 5MU@g*gj,C  
r9*H-V$  
template < typename T1, typename T2 > EoW zHa  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;QD;5 <1  
  { abP?Dj&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); q[A3$y(  
} Y,}43a0A  
1RHH<c%2n  
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: t1g%o5?;  
@|A&\a-"J  
template < typename T1, typename T2 > m?G+#k;K  
struct result_2 uxiX"0)g>  
  { %t.IxMY  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &Sp:?I-  
} ; 58U[r)/  
I3b-uEHev  
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? }kefrT  
这个差事就留给了holder自己。 ~2ei+#d!^  
    dh`A(B{hfc  
aJ;R8(*;\  
template < int Order > 8so}^2hTlT  
class holder; 481u1  
template <> PP|xIAc  
class holder < 1 > $& gidz/w  
  { w`f~Ht{wYR  
public : !&%bl  
template < typename T > o!0a8i  
  struct result_1 NH6!|T  
  { Kx!|4ya,  
  typedef T & result; n:z>l,`C]  
} ; !gQ(1u|r  
template < typename T1, typename T2 > hmk5 1  
  struct result_2 H8k| >4  
  { -bQvJ`iF  
  typedef T1 & result; H}rP{`m  
} ; 'Q,<_ L"  
template < typename T > 8Wp1L0$B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CMUphS-KE  
  { `&JA7UD>  
  return (T & )r; Py<vN!  
} <-7Ha_#  
template < typename T1, typename T2 > x9s`H)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'o9V0#$!  
  { Y :BrAa[  
  return (T1 & )r1; 24l9/v'  
} K*RRbtb  
} ; hUc |Xm  
?"Q6;np*  
template <> lph_cY3p  
class holder < 2 > P~>nlm82]  
  { EJY:C9W  
public : |REU7?B  
template < typename T > -ZJ:<  
  struct result_1 gRSG[GMV  
  { u?/]"4  
  typedef T & result; %&GQ]pmcY  
} ; {.W%m  
template < typename T1, typename T2 > N?:S?p9R@  
  struct result_2 $% t  
  { ] UTP~2N  
  typedef T2 & result; /m:}rD  
} ; <{j9|mt  
template < typename T > L1K_|X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const > xw+2<  
  { vi|ASA{V  
  return (T & )r; U {v_0\ES  
} V4D&&0&n  
template < typename T1, typename T2 > VNPd L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _95tgJy  
  { ${3OQG  
  return (T2 & )r2; L.[2l Q  
} gUQCKNw  
} ; ?c*d z{  
&2^V<(19  
Sj+#yct-  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 cFQa~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *x!5I$~J  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Stpho4+/y  
) 'KHUa9  
return l(i, j) = r(i, j); " OtLJ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Dr609(zg^  
o,I642R~  
  return ( int & )i; Zx0c6d!B  
  return ( int & )j; 4mg&H0 !  
最后执行i = j; xa:P(x3[  
可见,参数被正确的选择了。 >[U$n.  
 t&]IgF  
#'oKkrl  
[g_@<?zg  
] 2'~e,"O  
八. 中期总结 Zup?nP2GkT  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: -TWo-iu^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 oY: "nE  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6dp~19T^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor AF}HS8eYy  
wVTo7o%U  
h&{pMmS3,  
# L R[6l  
umeb&\:8S-  
{iv=KF_S_  
九. 简化 %/y/,yd  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 =&'j;j  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 VTdZ&%@  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: as8<c4:v  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7E'C o|  
  +-*/&|^等 Ho/5e*X  
2. 返回引用。 rv%Xvs B  
  =,各种复合赋值等 f!yxS?j3  
3. 返回固定类型。 )m U)7@!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) STMcMm3  
4. 原样返回。 6Jm4?ex  
  operator, >=bO@)[  
5. 返回解引用的类型。 jZGmTtx  
  operator*(单目) sC j3h  
6. 返回地址。 j:#[voo7  
  operator&(单目) ;Ba f&xK  
7. 下表访问返回类型。 -3Ffk:  
  operator[] = ~yh[@R)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 'D bHXS7N  
  operator<<和operator>> <8Ad\MU  
Hd:ZE::Q'#  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ^t*BWJxPC  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "o1/gV  
2yNlQP8%  
template < typename Left > 3yQ(,k#  
struct value_return YG%Zw  
  { ~_q\?pw<$L  
template < typename T > Y#G '[N>  
  struct result_1 7]Z*]GRX  
  { z')'8155  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6Z3v]X  
} ; 61]6N;kJ;  
r8qee$^M  
template < typename T1, typename T2 > </eh^<_~  
  struct result_2 l4; LV7Ji  
  { CyE.q^Wm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :Q%&:[2  
} ; kAqk~.  
} ; K3jno+U&  
=I?p(MqW  
tqHXzmsjW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait niFjsTA.Z  
`VHm,g2  
下面我们来剥离functor中的operator() dsh}-'>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ukN#>e+L1  
<1"6`24  
return l(t) op r(t) dM QnN[d6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4m~\S)ad  
return op l(t) Axr 'zc  
return op l(t1, t2) !nu#r$K(  
return l(t) op '  _N >  
return l(t1, t2) op )/BKN`,  
return l(t)[r(t)] 1vobfZ-w9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] X/@Gx 4  
ALFw[1X  
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: <#c2Hg%jh  
单目: return f(l(t), r(t)); 0^;{b^!(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); fUa`Y ryQ  
双目: return f(l(t)); XVY^m}pMe  
return f(l(t1, t2)); 8gZ5D  
下面就是f的实现,以operator/为例  W?.Y%wc0  
bo]k9FC  
struct meta_divide X[VQ 1  
  { __zsrIUJ  
template < typename T1, typename T2 > )sW1a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Bq'hk<ns[  
  { 1[!Idl?m  
  return t1 / t2; HzW ZQ6o  
} \PL92HV  
} ; 0ya_[\  
2-8<uUy  
这个工作可以让宏来做: &We'omq  
J?%Z7&/M>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ w=OT^d 9n  
template < typename T1, typename T2 > \ wTOB'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \"n&|_SZ\  
以后可以直接用 ^E5Xpza  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) k%hif8y  
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 /H\ZCIu/7  
(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'W &gkb9  
@#sQ7eMoy  
8R)*8bb  
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 :kgwKuhL  
|gT$M _}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Xc'yz 2B  
class unary_op : public Rettype SMnbI .0  
  { O9!<L.X,%  
    Left l; ]Dx5t&  
public : z. 7 UfLV9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _c`Gxt%  
+W-sb5)  
template < typename T > Q7i^VN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !DLIIKO78  
      { -O oXb( I4  
      return FuncType::execute(l(t)); $+$+;1[  
    } sjztT<{Q^-  
t@b';Cuv  
    template < typename T1, typename T2 > #*?a"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a}MOhM6T  
      { >/Slk {  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7qu hp\  
    } wN;o++6V  
} ; ?"J5~_U.  
Jzh_`jW0l  
$vicxE~-E  
同样还可以申明一个binary_op O(CUwk  
1#XMUbFc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QRx'BY$5  
class binary_op : public Rettype Z#d_<e?  
  { >a Q; 8  
    Left l; }KJ/WyYW  
Right r; XYf;72*  
public : DOf[?vbu  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z9E*Mh(NE  
|7%M:7 Q  
template < typename T > ~G ,n>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Iy\K&)5?  
      { ?2QssfB  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); e~jp< 4  
    } ,253'53W)  
8q}`4wCD$  
    template < typename T1, typename T2 > ,C!MHn^$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vxY7/_]  
      { m8#+w0p)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]#KZ W)M  
    }  KGFmC[  
} ; %E,s*=j  
LQ373 j-  
dKi+~m'w  
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 L-",.U*;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 d%\en&:la  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Nq Ve{+1x  
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。 u6$fF=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [$ vAjP  
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。。。 >Y!5c 2~`;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 g;D [XBp  
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) CZuV{Oh}?  
下面是修改过的unary_op s^)wh v`C  
k[&+Iy  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > oX8e}  
class unary_op Vd1.g{yPV  
  { s: ~3|D][  
Left l; VMe~aUd  
  i9 8T+{4  
public : S{XV{o  
2aNCcZw0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %lF}!  
ckHHD|  
template < typename T > b<u   
  struct result_1 k}(C.`.  
  { NnRR"'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Tky\W%Ag  
} ; "u@)   
j,?>Q4G  
template < typename T1, typename T2 > }'U "HHv  
  struct result_2 1O"7%Pvw  
  { :<=A1>&8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tF}Vs}  
} ; no~hYy W2  
&-mPj82R  
template < typename T1, typename T2 > hN=YC\l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F@~zVu3'  
  { .'.#bH9K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); cy%JJ)sf  
} 8q58H[/c  
Oc8]A=M12  
template < typename T > r+r-[z D(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kmXpj3  
  { xXp$Nm]:  
  return OpClass::execute(lt(t)); _BHR ?I[w  
} @Fv"j9j-3G  
{x$jGiag+8  
} ; ;-Fr^|do y  
C]59@z;+bN  
M@ t,P?  
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 > 1 {V  
好啦,现在才真正完美了。 B! $a Y  
现在在picker里面就可以这么添加了: f mXU)  
mltG4R ?  
template < typename Right > 0n` 1GU)W  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const c((^l&  
  { Vj(}'h-c\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !*JE%t  
} d}#G~O+y3v  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 @62QDlt;  
HIM>%   
Wyh   
a7KP_[_(  
qw={gZ  
十. bind cK6M8:KW  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 RKB--$ibj  
先来分析一下一段例子 sz}YX R=m  
rWzw7T~  
DY<Br;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} OT/*|Pn9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0kEz i  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 TNs ;#Q  
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。 >5G2!Ns'  
我们来写个简单的。 )Nv$ SH  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: jF4h/((|EU  
对于函数对象类的版本: ?L.c~w;l  
CtItzp  
template < typename Func > 9nIBs{`/Ac  
struct functor_trait @w:6m&KL9  
  { B]jI^( P  
typedef typename Func::result_type result_type; --Dd'  
} ; A'(v]w  
对于无参数函数的版本: GR&T Z   
DxX333vC  
template < typename Ret > I[b@U<\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > k8]=5C?k  
  { @mM])V  
typedef Ret result_type; r[ 2N;U  
} ; ,":l >0P[  
对于单参数函数的版本: 9AJMm1 _  
_ElA\L4g%  
template < typename Ret, typename V1 > 8'c_&\kdv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > TM_ MJp  
  { c o}o$}  
typedef Ret result_type; WHh=ht s\  
} ; bvM\Qzc!<3  
对于双参数函数的版本: 6fxf|R\  
]F&<{\:_}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 'MEO?]Tf.^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > DFvLCGkDk  
  { 3W*O%9t7  
typedef Ret result_type; H}KJd5A7  
} ; O/;$0`~hY  
等等。。。 !M]_CPh]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +bnz%/v  
h#p1wK;N  
template < typename Func > tmAc=?|Wa  
struct func_return q#W7.8 Z@  
  { RU`m|<  
template < typename T > ~ ;aSE  
  struct result_1 neC]\B[Xm  
  { e<|'   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; enu",wC3  
} ; [&mYW.O<  
J(&a,w>p  
template < typename T1, typename T2 > kzs}U'U  
  struct result_2 m<ZwbD  
  { E3N4(V\*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HRF4 Ro  
} ; #^IEQZgH  
} ; 9HI9([Cs  
wA`A+Z2*?  
Dim,HPx]d  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "Q*Z?6[Z  
hM*T{|y  
template < typename Func, typename aPicker > L@rKG~{Xy  
class binder_1 aO@zeKg  
  { 0-dhGh?.  
Func fn; m .2)P~a  
aPicker pk; G:qkk(6_#  
public : ~5aq.hF1,A  
!" E&Tk}  
template < typename T > g+ `Ie'o<  
  struct result_1 #+Lo&%p#3  
  { h#bpog  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1a {~B#  
} ; [MM11K  
h~$Q\WCm#  
template < typename T1, typename T2 > @vf{_g<  
  struct result_2 7Kx3G{5ja  
  { yc,Qz.+g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )i; y4S  
} ; =dbLA ,z9  
9\W~5J<7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 45` Gv  
5gq3 >qo  
template < typename T > k07JMS?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z iDmx-X  
  { fTM^:vkO  
  return fn(pk(t)); >gDsjHQ6;  
} _nRY5YnL4P  
template < typename T1, typename T2 > O'JH= '  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8<u_ wt@  
  { ~S Js2- 2  
  return fn(pk(t1, t2)); di6A.N5A  
} s#sr1[9}G  
} ; F0Xv84:O  
2l+O|R  
>*A\/Da]j  
一目了然不是么? La}=Ng  
最后实现bind N i^pP@('  
?Gr<9e2Eo  
g#=^U`y  
template < typename Func, typename aPicker > R{.wAH(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ki-CJ y  
  { z$p +l]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =Fea vyx  
} nM8aC&Rd\  
Zl"h-~31  
2个以上参数的bind可以同理实现。 z'r.LBnh  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 D00rO4~6D%  
e*vSGT$KgL  
十一. phoenix *n?6x!A  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;3'}(_n  
u7`<m.\  
for_each(v.begin(), v.end(), #v-)Ie\F?  
( 0t 7yK  
do_ Jg k@ti.}Z  
[ yB}y'5  
  cout << _1 <<   " , " X4i$,$C  
] N|q:wyS|  
.while_( -- _1), vzaxi;S<  
cout << var( " \n " ) fE)+9!  
) zE.4e&m%Z?  
); fx.FHhVu  
UeE& 8{=d  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: T4Z("  
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 7K9+7I&C  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `Pl=%DR  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `Y.RAw5LrE  
J#@ "Yb  
"DWw1{ 5/  
template < typename Cond, typename Actor > oB3>0Pm*a.  
class do_while 2ok>z$Y  
  { ..;LU:F  
Cond cd; Iu0K#.s_  
Actor act; LEVNywk[  
public :  wb4 4  
template < typename T > ZH:#~Zyj  
  struct result_1 21 cB_"  
  { z!Jce}mx  
  typedef int result_type; 3SQ 5C' E  
} ; )X\3bPDJR  
 wSV[nK  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _* 4 <  
)#3 ,y6  
template < typename T > TdD-# |5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !0Xes0gK0  
  { 3 ;.{ O%bX  
  do Jc9SHCJ  
    { #_7}O0?c3  
  act(t); {yVi/*;f^  
  } D (qT$#  
  while (cd(t)); jy@}$g{  
  return   0 ; pSq\3Hp]Q  
} {br4B7b  
} ; =]W{u`   
5bmtUIj  
)IZ$R*Y{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). # FaR?L![Y  
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。 !;CY @=  
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。 s3kh (N  
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。 0?,EteR  
下面就是产生这个functor的类: L/nz95  
; p\rgam  
+< BAJWU  
template < typename Actor > >R!^aJ  
class do_while_actor L?KEe>;r  
  { E pM 4 +  
Actor act; , {z$M  
public : >wcsJ {I  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} k~=-o>}C  
|BYD]vK  
template < typename Cond > *+p'CfsSka  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; BzWmV .5  
} ; 9lTA/-  
7Ox vq^[  
%t+V8A  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 wV56LW  
最后,是那个do_ e4CG=K3s  
%_tL}m{?  
e1&c_"TOih  
class do_while_invoker 5-u=ZB%p  
  { , st4K;-  
public : $#Ji=JX  
template < typename Actor > u> >t"w  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4\s S  
  { d G:=tf&1R  
  return do_while_actor < Actor > (act); >b*Pd *f  
} |Ca$>]?  
} do_; {8I93]  
2?-}(F;Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8CEy#%7]}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 A ;kAAM  
最后来说说怎么处理break和continue )_bXKYUX*0  
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。 Ii|<:BW  
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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