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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~LS</_N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5REFz  
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, !i t orSl  
q@wD@_  
G?}?>O  
8NfXYR#  
  class filler ?z.?(xZ 6  
  { !`e`4y*N  
public : v^JzbO~|gj  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |#_p0yPy  
} ; w x]?D%l  
Onq^|r's&  
Ikdj?"+O  
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: Z+v,o1  
`^[k8Z(  
oJ4HvrUO  
tY;<S}[@7w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0I.KHIB k  
%j\&}>P4$  
ui>jJ(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 3Z" ;a  
&b|RoPV  
)c4tGT<  
YD[HBF)~j  
二. 战前分析 5[4wN( )  
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。 qHub+"2  
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 -*k2:i`  
&za }TH m  
v/ N[)<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ro]Z9C>1o  
  /* --------------------------------------------- */ Es+I]o0K  
vector < int *> vp( 10 ); TO.b- ;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1\fx57a\  
/* --------------------------------------------- */ p9)YRLOh.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Q/SO%E`E  
/* --------------------------------------------- */ 'd~(=6J  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); VZt%cq  
  /* --------------------------------------------- */ Wo "s;Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); S' $;  
/* --------------------------------------------- */ CK[8y&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1gV?}'jq  
P4#i]7%  
3Rb#!tx9  
4MPy}yT*  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^y@ W\  
1._1, _2是什么?  $U?]^  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 7n#-3#_mG  
2._1 = 1是在做什么? b#?sx"z  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ``CM7|)>`  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 \ UrD%;sq  
X:UlL"G  
7K.75%}  
三. 动工 i(|u g_^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: a(vt"MQ_  
IVPN=jg?  
q'8*bu_  
]jD\4\M}  
template < typename T > /O:4u_  
class assignment @ ;!IPiU  
  { HX2u{2$  
T value; *F%1~  
public : ~ L4NK#  
assignment( const T & v) : value(v) {} <q=Zg7zB  
template < typename T2 > 6]iU-k0b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } W+a/>U  
} ; ?+.mP]d_  
#A5X ,-4G  
UE^o}Eyg  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 OM1Z}%J  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =x -7 Wy  
JlnmG<WLT  
 a[nSUlT&  
F:m6Mf7L  
  class holder =;-C;gn:w  
  { p(pfJ^/:(  
public : i975)_X(  
template < typename T > Xr K29a  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4 *}H3-`  
  { vCi`htm%  
  return assignment < T > (t); / ]8e[t>!f  
} ?TpjU*Cxy  
} ; 2FuV%\p  
=W7-;&  
h |]cZMGo  
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: OpaRQ=  
:j`f%Vg~x  
  static holder _1; h"ZIh= j@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `R2Iw I&  
?+EAp"{j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =J1V?x=l@  
而不用手动写一个函数对象。 p K-tj  
}ex4dhx2M  
(W h)Ov"  
_6fy'%J=U  
四. 问题分析 ?w(hPUd!2  
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。 D\5+2 G  
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。 \'Ca1[y@B  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 sAc1t`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 R*pPUw\yn  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 kFE9}0-   
i@+m<YS:2>  
五. 问题1:一致性 )tBz=hy#  
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?| _p8u &TZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0s-K oz  
nnn\  
struct holder Z$J-4KN  
  { b\JU%89  
  // aUNA` L  
  template < typename T > G4c@v1#%.  
T &   operator ()( const T & r) const bJn&Y  
  { /%;J1 {O  
  return (T & )r; BeFyx"NBg  
} bhpaC8|  
} ; iN8[^,2H|  
9_wDh0b~p  
这样的话assignment也必须相应改动: O^!ds  
SLEOc OAmD  
template < typename Left, typename Right > U3_O}X+  
class assignment L|WrdT D;  
  { )&T 5 /+  
Left l; Jw5@#j  
Right r; oo;<I_#07  
public : \bT0\ (Js\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }*bp4<|  
template < typename T2 > <eEIR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } B](R(x>L  
} ; 33<{1Y[Q6E  
0p.MH~mx  
同时,holder的operator=也需要改动: zwC ,,U  
OB9E30  
template < typename T > &S xF"pYV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Zq&'a_  
  { K 3\a~_0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,ASNa^7/>  
} 4v>SXch  
`^/8dIya  
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。 Ub f5 :  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 [5' HlHK  
Ba?1q%eG  
return l(rhs) = r; ! $mY.uu  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 +w[ZMk  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: wtSU43D  
(<_kq;XtN0  
template < typename Tp > ^f>c_[fR  
class constant_t )U|V|yem'  
  { A5F (-  
  const Tp t; .WKJ37od  
public : 9nVb$pfe#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /[lEZ['^  
template < typename T > %Qz<Lk">.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;76+J)  
  { 64mh.j  
  return t; 7*{l\^ism;  
} o5J6Xi0+  
} ; KWDH 35  
tJu:N'=Dy  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 m7NWgXJ  
下面就可以修改holder的operator=了 c`x4."m  
d#+Ne f5  
template < typename T > H.|I|XRG/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const BegO\0%+  
  { MR,I`9Pe  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); NV?x<LNWd  
} e46`"}r  
|pZ7k#%  
同时也要修改assignment的operator() |BM#rfQ  
rAtCG1Vr  
template < typename T2 > j]&Qai~}Y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } GU`q^q@Ea  
现在代码看起来就很一致了。 ,j>FC j>  
tvf.K+  
六. 问题2:链式操作 wz3X;1l`c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Jc?zX8>Ae:  
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。 G~C-tAB  
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。 5\zR>Tg".  
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。 i 1w ]j  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct nTsV>lQY,  
p cUccQ  
template < typename T > [7x;H  
struct result_1 xS/=9l/G  
  { E)Qg^DHP/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  h8p{  
} ; Xo(W\Pes  
jQz^)8)B  
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: RF6]_-  
OAo03KW  
template < typename T >  n}b/9  
struct   ref >o p/<?<  
  { Vm@VhCsp  
typedef T & reference; X`v6gv5qj  
} ; (/&ht-~EL  
template < typename T > Q ijO%)  
struct   ref < T &> Qu<HeSA_  
  { 8Rw:SU9H?T  
typedef T & reference; zN9@.!?X2  
} ; MwD+'5   
&{WEtaXaa  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7 v3%dCvf  
K4NzI9@  
template < typename T > J+0 ?e9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M{u7Ef  
  {  `m_f i  
  return l(t) = r(t); S=< ]u  
} LfrjC@_y  
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。 w U]8hkl?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 p8F$vx4,  
V^.Z&7+E`_  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 2&s(:=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: j _E(h.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |C+ 5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Z^mIGy}  
最后的布局是: %^I 7=  
                Add ,-$%>Uv   
              /   \ NJ}x qg  
            Divide   5 uY3$nlhP6  
            /   \ 1Ogtzf  
          _1     3 h9c7P@29  
似乎一切都解决了?不。 tx3p, 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。 ;F,6]LH!  
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。 -jTK3&5  
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: >i1wB!gc8  
A}pe>ja   
template < typename Right >  q _;#EV  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8BS$6Pa  
Right & rt) const :/Y4I)'  
  { =5pwNi_S  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )d {8Cu6  
} Y'6P ~C;v  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1U~'8=-   
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 hoPh#? G  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 .b*-GWx  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 JK XIxw>q  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 L(`q3>iC4.  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 6NFLk+kqN  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 2I4G=jM[  
=o"sBVj  
template < class Action > %HZ!s `w_  
class picker : public Action X~; *zYd5  
  { ;P|v'NNI  
public : 5= MM^$QG  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Tc;BE  
  // all the operator overloaded 6Vu??qBy  
} ; @yPI$"Ma  
q=BAYZ\`  
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。 K,HR=5  
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: =PBJ+"DQs  
^dhtc% W>  
template < typename Right > \w{fq+G  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $/JnYkL{m  
  { oB}rd9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \HJt}  
} G!ryW4  
ybm&g( -\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > n lvDMZ  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 TU8K\;l]  
`p^xdj}  
template < typename T >   struct picker_maker a)L=+Z  
  { yF&?gPh&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; K)8 m?sf/  
} ; v[ y|E;B  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > E"H> [E  
  { ;{>-K8=>$  
typedef picker < T > result; b WZ X  
} ; vC5 (  
z1~U#  
下面总的结构就有了: Q# $dp  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 T^ah'WmNw  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ZZ;V5o6E  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 o|a]Q  
至此链式操作完美实现。 n)teX.ck)  
A832z`  
K* 0]*am|v  
七. 问题3 m4T` Tg#P  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 nr9c G/"  
k{$Mlt?&-  
template < typename T1, typename T2 > w~9=6|_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h<2O+"^  
  { <~qhy{hRn  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9_S>G$9D  
} |a Ht6F  
W r;?t!  
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: p>]2o\["  
&5wM`  
template < typename T1, typename T2 > R_DZJV O  
struct result_2 oG;;='*  
  { %8GY`T:^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; s%qK<U4@;Q  
} ; _52BIrAO2  
thSo,uGlW  
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? )wY bcH  
这个差事就留给了holder自己。 80ms7 B  
    d~J4&w  
wms8z  
template < int Order > U5wO;MA  
class holder; cS1BB#N0  
template <> |2~fOyA+  
class holder < 1 > [I` 6F6  
  { PizPsJ|&  
public : nM)H2'%kL&  
template < typename T > [P_1a`b  
  struct result_1 @oL<Ioh  
  { 6|:]2S  
  typedef T & result; !23#Bz7  
} ; Y|iALrx  
template < typename T1, typename T2 > PUViTb  
  struct result_2 ^Ru/7pw 5  
  { FLekyJmw~  
  typedef T1 & result; ztS'Dp}q<  
} ; O8:,XTAN  
template < typename T > 6,|)%~VUm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A5ps|zidI  
  { &Qdd\h#  
  return (T & )r; AiO29<  
} 0TI+6u  
template < typename T1, typename T2 > "i1~YE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8^N"D7{mO  
  { J5Tl62}  
  return (T1 & )r1; =r:-CRq(  
} cy6 P=k *  
} ; ou@ P#:<B  
z_J"Qk  
template <> d98ZC+q  
class holder < 2 > uNYHEs6%T$  
  { )xQA+$H#4  
public : [ Q6v#I  
template < typename T > (HkMubnqg  
  struct result_1 A %s"WSx,  
  { vx_v/pD  
  typedef T & result; >p 7e6%  
} ; ~l@SGHx  
template < typename T1, typename T2 > AjZ@hid  
  struct result_2 i=<N4Vx  
  { F+S;u=CKx  
  typedef T2 & result; i-E~ZfJ  
} ; %!HmtpS  
template < typename T > r,x;q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *qE[Y0Cd  
  { T(^<sjOs  
  return (T & )r; &4yI]  
} |vnfY; ;z1  
template < typename T1, typename T2 > <c6C+OWT,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k]"Rg2>%  
  { ,g$N  
  return (T2 & )r2; V4!RUqK  
} fD<3Tl8U0  
} ; }IGr%C(3%  
kN>AY'1  
x=bAR%i~  
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> >。 dOe|uQXyD  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ts Zr n  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $IQ  !g  
16YJQ ue  
return l(i, j) = r(i, j); Ov)rsi  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) A|Yq Bl  
vF;%#P  
  return ( int & )i; ;ePmN|rq;  
  return ( int & )j; *"Ipu"G5?  
最后执行i = j; dQt*/]{q  
可见,参数被正确的选择了。 LRv-q{jP;  
XH0R:+s  
?/~7\ '|Z  
>b0e"eGt  
hsljJvs  
八. 中期总结 A[ZJS   
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: _#e='~;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 h8O[xca/~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @B~/0 9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor LC\Ys\/,U  
?jBna ~  
~-6Kl3Y  
A[!Fg0X0  
7+j@0v\  
t@!X1?`w  
九. 简化 ,l` q  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Sz"J-3b^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 JB'q_dS}  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: r%$-F2.p  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >)U 7$<&b  
  +-*/&|^等 v/Z}|dT"  
2. 返回引用。 xZL`<3?  
  =,各种复合赋值等 2[Q*?N  
3. 返回固定类型。 wI}5[m  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) E'&UWD h  
4. 原样返回。 7##nY3",^  
  operator, ^`\c;!)F<  
5. 返回解引用的类型。 IX^k<Jqr  
  operator*(单目) z(3mhMJY  
6. 返回地址。 yGH'|`  
  operator&(单目) ZqkP# ]+Y'  
7. 下表访问返回类型。 JQE^ bcr  
  operator[] .7Ys@;>B  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =M 7FD  
  operator<<和operator>> klKAwCQ,  
< 7zyRm@S  
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。 \y: 0+s/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: X c,UR .  
Y+V*$73`  
template < typename Left > netKt_  
struct value_return Nj.(iBmr  
  { KcfW+> W3  
template < typename T > AzN.vA)q  
  struct result_1 B8|=P&L7N  
  { WMZa6cH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; YurK@Tq7  
} ; #'^p-Jdm  
l?a(=  
template < typename T1, typename T2 > + yS"pOT  
  struct result_2 +fAAkO*GP  
  { 7l7eUy/z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; JQsS=m7Et  
} ; u$&7fmZ  
} ; f&ZxG,]H i  
zScV 9,H1  
sG0cN;I]t  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ZGzrh`j{-  
\@['V   
下面我们来剥离functor中的operator() lV`y6{o#T  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `wB(J%w  
*0l^/jqn:  
return l(t) op r(t) s3_i5,y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1 < <`T%&  
return op l(t) qp  
return op l(t1, t2) "KW\:uc /  
return l(t) op RX=C)q2c  
return l(t1, t2) op MrLDe {^C2  
return l(t)[r(t)] Kdx?s;i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W5_t/_EWD  
A<9ZX=DAjw  
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: %nF6n:|:  
单目: return f(l(t), r(t)); 6rt.ec(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bW3e*O$V  
双目: return f(l(t)); \ zhT1#O  
return f(l(t1, t2)); o*f7/ZP1o  
下面就是f的实现,以operator/为例 $62ospR^Y  
"]*0)h_  
struct meta_divide g?^o++  
  { O#Xq0o  
template < typename T1, typename T2 > +To{Tm-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Nypa,_9}  
  { +S^Uw'L$=T  
  return t1 / t2; !(uyqplTk  
} bH3-#mw5w  
} ; [% |i  
/]F3t]FlC  
这个工作可以让宏来做: HR\yJt  
T1M4@j  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ D7[ 8*^  
template < typename T1, typename T2 > \ B6MMn.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `cy_@Z5A  
以后可以直接用 b0 PF7PEEQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) d01bt$8>  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 5z5#_*)O  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) BtVuI5*h  
FGzB7w#  
p r(:99~3  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 T.`EDluG  
Cbx/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LUHj3H  
class unary_op : public Rettype [,8@oM#  
  { la</IpC  
    Left l; jXSo{  
public : XBF#ILJ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2%. A{!  
x`WP*a7Fk]  
template < typename T > 52C>f6w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U;`N:~|p#  
      {  pzg|?U  
      return FuncType::execute(l(t)); % E3  
    } rs]%`"&=  
F7Mf>."  
    template < typename T1, typename T2 > DJS0;!# |O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L1VUfEG-  
      { ;v^tUyhCb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); q}*(rR9/Br  
    } )c^Rc9e/  
} ; l"W9uS;\T  
plh.-"   
M`q>i B  
同样还可以申明一个binary_op D\}^<HW  
?S~HnIn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SGXXv  
class binary_op : public Rettype f<=<:+  
  { FDbb/6ku  
    Left l; |cEJRs@B  
Right r; AA6_D?)vv  
public : Y}&//S A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} aqQ YU5l4~  
6y)TXp  
template < typename T > 47|Lk]+O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n;@PaE^8=  
      { W-qec  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "T=Z/@Vy  
    }  "_eHK#)  
E/v.+m  
    template < typename T1, typename T2 > <4ccTl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aHNR0L3$}{  
      { ]>tYU   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0M7Or)qN  
    } $5yH(Z[[  
} ; ",!#7h  
(dd+wx't  
:.e`w#$7  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ]P;uQ!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 P^&%T?Y6z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )h]~< fU  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 |`+kZ-M*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]v(8i3P84  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 0x7F~%%2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 V(I!HT5.W  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) x$Y44v'>  
下面是修改过的unary_op t~U:Ea[gd  
X; I:i%-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /2N'SOX  
class unary_op G0oY`WXOB  
  { %X7R_>.   
Left l; S96H`kedZo  
  M<s16  
public : jd8`D6|Z  
*oopdGue  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ZUePHI-dP  
Q97F5ru6  
template < typename T > " !F)K  
  struct result_1 Ir&rTGFN  
  { q,`"Z)97  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; FJ XYKpY[r  
} ; I L ]uw   
@ 32~#0a  
template < typename T1, typename T2 > 3*)<Y}Tc  
  struct result_2 ,cZhkXd  
  { l/1u>'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; GKT2x '(e  
} ; Fa<>2KkOr  
W!vN (1:(  
template < typename T1, typename T2 > wNo2$>*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q6blX6DWU  
  { =^8*]/k  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5&?[ Vt  
} [Jv0^"]  
"yaz!?O>  
template < typename T > ZByxC*Cz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~puXZCatN  
  { I@Cq<:+(3  
  return OpClass::execute(lt(t)); :btb|^C  
}  lS@0 $  
MDV<[${   
} ; ?YE'J~0A6  
-#<6  
W>f q 9  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 4/KGrY! ck  
好啦,现在才真正完美了。 4<V%7z_.B  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3y^PKIIrt  
%Ms"LoK  
template < typename Right > X$*MxMNs  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Pq\ `0/4_  
  { kY>jp@w V  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {1?94rz  
} U*sjv6*T  
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。 w`BY>Xft0  
Kny0 (  
eTg8I/ )%B  
"/e_[_j  
(LiS9|J!  
十. bind :ohGG ,`Dh  
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。 d}D%%noIu  
先来分析一下一段例子 \Ui3=8(  
k;5$]^x  
42/MBP`\Y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (rKyX:Vsy  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {!RDb'Zp  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 f3yH4r?;w  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 F/pq9  
我们来写个简单的。 /ILj}g'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: OlU')0Y  
对于函数对象类的版本: ->Z9j(JU  
1Vf?Rw  
template < typename Func > v C23  
struct functor_trait HQp\0NC]  
  { F}1h  
typedef typename Func::result_type result_type; 7 bV(eV  
} ; @jL](Mq|]  
对于无参数函数的版本: l7h6R$7; 0  
EdL2t``  
template < typename Ret > {F!/\ 2a  
struct functor_trait < Ret ( * )() > S?b^g'5m  
  { M)x6m|.=  
typedef Ret result_type; 0Q7teXRM  
} ; k8KRVXgx  
对于单参数函数的版本: )Ehi 8  
LNz  
template < typename Ret, typename V1 > ./ ]xn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Q};n%&n&  
  { fe!eZiE  
typedef Ret result_type; '/OcJVSR  
} ; @h&:xA56  
对于双参数函数的版本: rn$G.SMgz  
Cn"_x  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1Kjqs)p^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]I,(^Xq3a(  
  { V0)bPcS/  
typedef Ret result_type; ^C=dq(i=[  
} ; Vc[aNpE  
等等。。。 r'J="^k{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy O]4v\~@-j  
X<%`  
template < typename Func > FR9w0{o  
struct func_return HNJR&U t  
  { gmUXh;aHc  
template < typename T > M)F_$ ICE-  
  struct result_1 %p48=|+  
  { H(hE;|q/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HLe/|x\@<  
} ; &\>=4)HB;  
{MRXK nm;e  
template < typename T1, typename T2 > zRU9Q 2Y  
  struct result_2 d*YVk{s7V  
  { {+~ JTrp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  -uKTEG[  
} ; Ypx5:gm|J  
} ; 0OXl`V`w  
A"e4w?  
+>&i]x(b  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 oF0DprP@  
hW!2C6  
template < typename Func, typename aPicker > F?z:[1(:  
class binder_1 vfd<qdi3p(  
  { /0swrt.  
Func fn; ~6"=d  
aPicker pk; {q/;G!ON.S  
public : $`A{-0=x\U  
S$O5jX 0  
template < typename T > L6?~<#-m\M  
  struct result_1 7|HIl=  
  { YQ$LU \:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )3 I~6ar  
} ; O#<F"e;$  
A`--*$8\  
template < typename T1, typename T2 > +CVB[r#hu  
  struct result_2 M }! qH.W  
  { n^q%_60H   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qyBC1an5,  
} ; 'fs tfk  
PNz]L  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  bUsX~R-  
{?;qy\m]o  
template < typename T > x8xz33  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fikDpR  
  { 4]HW!J  
  return fn(pk(t)); .L9g*q/}  
} HUAbq }  
template < typename T1, typename T2 > k|czQ"vaI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zcC:b4  
  {  Y(  
  return fn(pk(t1, t2)); =P9Tc"2PN  
} zs(P2$  
} ; o}&{Y2!x  
m-qu<4A/U|  
d8uDSy  
一目了然不是么? ]K3bDU~  
最后实现bind .kU}x3m  
U(PW$\l  
oTRid G  
template < typename Func, typename aPicker > A0>r]<y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ma'#5)D  
  { C B`7KK  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [8<0Q_?,  
} Qgf\"s  
Ge @qvP_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^AShy`o^X  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Z l;TS%$  
PqIskv+  
十一. phoenix bU/4KZ'-^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: BoQ%QV69%  
J )^F  
for_each(v.begin(), v.end(), 9[`c"Pd  
( Lu~E5 ,  
do_ 6g\hQ\+Z}  
[ $|g ;  
  cout << _1 <<   " , " HOx+umjxW  
] Q5hOVD%  
.while_( -- _1), jJaMkF;f  
cout << var( " \n " ) bsm/y+R  
) P:_bF>r ?  
); 0K6My4d{  
r7sA;Y\  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Q_Br{ `c  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor M KX+'p\w  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 LzJ`@0RrX  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ubZJUm  
bEB2q\|Je  
ie11syhV"  
template < typename Cond, typename Actor > Y]_$+Si:NK  
class do_while 1{5t.  
  { ) "?eug}D  
Cond cd; d&+0JI<  
Actor act; UdVf/ PGx  
public : F\hVunPVx  
template < typename T > 0VrsbkS  
  struct result_1 {n&n^`Em  
  { Z)IF3{*  
  typedef int result_type; D)bL;h  
} ; xFekSH7[F  
(c&%1bJ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} IBvn q8\  
e/_QS}OA  
template < typename T > pGfGGY>i%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #?k</~s6M`  
  { x N7sFSV@  
  do i6A9|G$H  
    { AN6Q~%,  
  act(t); :\I*_00!  
  } ]DU?N7J  
  while (cd(t)); _Rb2jq(&0  
  return   0 ; <[D>[  
} |AacV  
} ; RJUIB  
Kj"X!-  
+zd/<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). gq;>DY]   
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 2NJ\`1HZ\  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 uO-|?{29  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ,[T/O\k  
下面就是产生这个functor的类:  \m~p;B  
*sZH3:  
L&y"oAp<  
template < typename Actor > K3<A<&W_-  
class do_while_actor ;BqCjS%`N  
  { n((A:b  
Actor act; UX[s5#  
public : _G-y{D_S&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Rj H68=n  
dWQB1Y*N  
template < typename Cond > !V(r p80  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; s*_fRf:  
} ; 1og+(m`BL  
G&Dl($  
^iBIp#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3^nH>f-Y  
最后,是那个do_ !4cY^4>o  
^[r1Dk  
;gZ/i93:Q  
class do_while_invoker GB^`A  
  { VH~YwO!x  
public : :F@Uq<~(  
template < typename Actor > "&/2 @  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const g`Cv[Pq?at  
  { <G|i5/|7  
  return do_while_actor < Actor > (act); i9De+3VqKK  
} @&E IH,c  
} do_; ,Pcg+^A  
[FrLxU  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? czU"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 V2`Ud[  
最后来说说怎么处理break和continue uDXV@;6<  
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。 |6b~c{bt  
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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