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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda e;G}T%W  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 nWz7$O  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ;S.o` z1GI  
k zuI<DW  
s7> a  
A4>j4\A[M  
  class filler (764-iv(  
  { 82*nC!P3E  
public : ' V#$PZx  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6( 0ME$  
} ; 8.m9 =+)8  
]w;!x7bU(  
!5XH.DYq!  
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: |%l&H/  
R Q2DTQ-$  
3JJEj1O  
@zGz8IF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); UHT2a9rG  
O=E?m=FR"  
#<*=)[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 wFX>y^ 1  
V|W[>/  
h1AZ+9  
`+0K~k|DC  
二. 战前分析 EYXHxo  
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。 BDiN*.w5  
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 ^Ez`WP  
>Xv Fg  
`ZhS=ezgr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u]uZc~T  
  /* --------------------------------------------- */ 0 F-db  
vector < int *> vp( 10 ); ;\48Q;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); o@47WD'm  
/* --------------------------------------------- */ +ko-oZ7V  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); O@-|_N*;K  
/* --------------------------------------------- */ vg;9"A!(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); jH~VjE>  
  /* --------------------------------------------- */ *)u%KYGr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); H05xt$J  
/* --------------------------------------------- */ %  db  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); V3v/h V:  
J-d>#'Wb|  
*1c1XN<7  
e61e|hoX\  
看了之后,我们可以思考一些问题: Mv\]uAT`  
1._1, _2是什么? jWNF3\  
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。 &r0U9J  
2._1 = 1是在做什么? M>g%wg7Ah  
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 3q2XU  
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。 ~A$y-Dt'  
_y5J]Yu`j  
^={s(B2  
三. 动工  Xn=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +b_o2''  
g?OC-zw  
,LftQ1*;  
YG K7b6  
template < typename T > WinwPn+9  
class assignment o/4U`U)Q0v  
  { (t_%8Eu  
T value; |kK_B :K  
public : 26B+qXEt  
assignment( const T & v) : value(v) {} nv'YtmR  
template < typename T2 > q)Qg'l^f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } B`mTp01  
} ; 8'|_O  
,%<ICusZ  
ZZ2vdy38  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 JS2h/Y$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment y*H rv  
HVH<S  
k.<OO  
S2<evs1d  
  class holder BBDt^$  
  { nXM[#~  
public : Q|7l!YTzVu  
template < typename T > < VrHWJo  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const J>N^FR9  
  { Gc*p%2c  
  return assignment < T > (t); |{V@t1`  
} -F`uz,wZ  
} ; PQvpJFpb~h  
SbK6o:[  
JxmFUheLt  
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: "(+p1  
|] cFsB#G  
  static holder _1; D*}_L   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7 V3r!y  
lOEB ,/P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *|Bt!  
而不用手动写一个函数对象。 J u"K"  
Z# o;H$  
xua E\*m  
wn/Y 5   
四. 问题分析 gn)>(MG  
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。 jeWI<ms  
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。 5fY7[{ 2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 SL 5QhP  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 fjh,e  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 we&D"V  
cH6<'W{*  
五. 问题1:一致性 L['g')g.  
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?| *_@t$W  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 'dJ(x  
0HPqoen$  
struct holder 1w}D fI  
  { T )!k J;vc  
  //  LOi/+;>  
  template < typename T > ,t@B]ll  
T &   operator ()( const T & r) const ZVni'y m  
  { ?5j}&Y3  
  return (T & )r; ]=vRjw  
} =58:e7(df  
} ; ):Pz sz7  
S1U>Q~ZPA  
这样的话assignment也必须相应改动: t7 +U!  
?!a8'jfs  
template < typename Left, typename Right > d7P' c!@+  
class assignment } e]tn)  
  { |32uC3?o  
Left l; ;D|g5$OE&  
Right r; EYSBC",  
public : LO@o`JF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bzyy;`;6Q~  
template < typename T2 > l]~mB~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 71G\b|5  
} ; cceh`s=cU  
,;)_$%bHc  
同时,holder的operator=也需要改动: qQp;i{X  
bY}:!aR<mK  
template < typename T > c1ptN  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const L "5;<  
  { M,dp;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); qZYh^\  
} a\*_b2 ^n  
(d*~Qpi{7  
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。 x:iLBYf  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1 Sz v4  
{]Ec:6  
return l(rhs) = r; guk{3<d:Jy  
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。 R 6 -RH7.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ZZrv l4h  
~S~4pK  
template < typename Tp > Mz: "p.  
class constant_t S!8q>d,%L  
  { )-^[;:B\k"  
  const Tp t; W%@0Ym `7  
public : -+fW/Uo  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k{J\)z  
template < typename T > cv"Bhql  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const JQDS3v=1$  
  { go?}M]c%7  
  return t; NeR1}W  
} "L+NN|  
} ; J[al4e^  
,qwVDYJ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 kE854Ej  
下面就可以修改holder的operator=了 [sZ ,nB/  
1s-=zs  
template < typename T > Np@RK1}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]ASTw(4  
  {  L0>7v  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); WZ N0`Od  
} Ntlbn&lc;D  
i|!W;2KL5  
同时也要修改assignment的operator() 0?*":o30  
d@ef+-  
template < typename T2 > OZ4%6/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `>u^Pm  
现在代码看起来就很一致了。 o[aIQ|G  
?0?+~0sI  
六. 问题2:链式操作 .#LvvAeh  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 JZ)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。 B4{F)Zb  
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。 & Tkl-{I  
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。 u-R;rf5%k  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6ag0c&k  
~\u~>mtchu  
template < typename T > rO]2we/B,4  
struct result_1 juB/?'$~  
  { SI/3Dz[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; E=]$nE]b  
} ; B pp(5  
WDF6.i ?  
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: ^%NjdZuDO  
[<.dOe7|  
template < typename T > 8gJg7RxL  
struct   ref LCMn9I  
  { Ygc.0VKMR  
typedef T & reference; (r/))I9^  
} ; Q1RUmIe_&  
template < typename T > KouIzWf.  
struct   ref < T &> ; ! B>b)%  
  { 2#@-t{\3-p  
typedef T & reference; ~j[mME}  
} ; /! M%9gu  
] uXmug  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: wDKA1i%G  
 h 3V; J  
template < typename T > R<Ct{f!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const vu3zZMl  
  { b&!x.+d-z  
  return l(t) = r(t); 9>ML;$T&  
} .NMZHK?%  
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。 TRFza}4:i  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 KSO%89R'  
uo3o[ H&#  
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 V Ku|=m2vB  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <*z9:jz Q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 e7n` fEpO  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &XB1=b5  
最后的布局是: {CQI*\O  
                Add lh-zE5;  
              /   \ nQ;M@k&9eV  
            Divide   5 scyv]5Hm!  
            /   \ UQq Qim  
          _1     3 !BR@"%hx  
似乎一切都解决了?不。 &"=<w  
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。 &?^"m\K4J*  
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。 LT:8/&\  
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: FrhI [D  
86 W.z6  
template < typename Right > }8Nr .gY  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @+Anp4%;Y  
Right & rt) const @!B% ynrG  
  { iz2;xa*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9n;6;K#  
} c.uD%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 xd!GRJ<I  
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。 7o9[cq w  
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。 p5#UH  
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。 E2Ec`o  
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。 jBJ|%K M  
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? s}?QA cC  
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[x{]l[  
J'*`K>wV  
template < class Action > v4r%'bA  
class picker : public Action .`^wRpa2M  
  { i*e'eZ;)  
public : Dj{=Y`Tw  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'e8O \FOf  
  // all the operator overloaded {  P@mAw  
} ; 8:k-]+#o  
 \1?:  
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。 ?{r-z3@ N  
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: Q\aC:68  
),Igu  
template < typename Right > AizLzR$OG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const JxlZ,FF$@  
  { lz(}N7SLa  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QoS]QY'bZ  
} ,j%feC3  
Z(BZG O<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > aA-s{af  
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。 LuWY}ste  
BCt>P?,UO  
template < typename T >   struct picker_maker -fDW>]_  
  { RH "EO4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /;`-[   
} ; -qpe;=g&f  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .<Jq8J  
  { U)D}J_Zi(  
typedef picker < T > result; j~O"=?7!O  
} ; 0(+dXzcwM  
vO8CT-)  
下面总的结构就有了: >Slu?{l'  
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。 YT<(2u#Ng  
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。 O[R   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 E]ZIm  
至此链式操作完美实现。 7%i6zP /a  
s:^Xtox /  
MG4(,"c!  
七. 问题3 N.-*ig.YR7  
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。 Zi.w+V  
A3Y}|7QA  
template < typename T1, typename T2 > 8\m[Nuq5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BHDd^bd  
  { CFG(4IMx  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); tTPjCl  
} I~25}(IDZ"  
]GXE2A_i;  
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: PGA `R  
+g% Ah  
template < typename T1, typename T2 > F`57;)F  
struct result_2 I G B)  
  { G9h Bp  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; hc]5f3Z  
} ; $#FA/+<&$  
Cd7l+~*Y  
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? )gNVJ  
这个差事就留给了holder自己。 r_3=+  
    VX e7b  
qnnP*15`  
template < int Order > 92M_Z1_w[  
class holder; v.Xmrry  
template <> ?]0bR]}y  
class holder < 1 > B2,JfKk/  
  { >RXDuCVi  
public : ^Kn:T`vB  
template < typename T > 9tIE+RD  
  struct result_1 j_}f6d/h  
  { ,pa=OF  
  typedef T & result; #A^(1  
} ; cT# R B7  
template < typename T1, typename T2 > 1qhSN#s{_  
  struct result_2 sF1j4 NC  
  { ;%4N@Z  
  typedef T1 & result; "@rXN"4  
} ; y-o54e$4Cq  
template < typename T > k Hh0&~ (  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^Dys#^  
  { 6<9gVh<=w  
  return (T & )r; yGlOs]>n  
} e%KCcU  
template < typename T1, typename T2 >  y-)5d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5Pd^Sew  
  { B{cb'\ C  
  return (T1 & )r1; 3=IY0Q>/(  
} J;Veza  
} ; Vn6]h|vm  
!p(N DQm  
template <> Ky)*6QOw  
class holder < 2 > iTJE:[W"y  
  { vS G vv43G  
public : S0tPnwco[~  
template < typename T >  B q7Qbj  
  struct result_1 *w6(nG'M{  
  { _[ S<Cb*1  
  typedef T & result; AI2@VvB  
} ; Kl w9  
template < typename T1, typename T2 > L*1yK*  
  struct result_2 </|m^$v  
  { ]gDX~]f[  
  typedef T2 & result; m]'P3^<{P  
} ; n!%'%%o2v  
template < typename T > X!f` !tZ:{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9oxn-)6JC  
  { $'Qv {  
  return (T & )r; &#<>fT_  
} i>z {QE  
template < typename T1, typename T2 > 3Hkb)Wu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _r vO#h  
  { kTm>`.kKJ=  
  return (T2 & )r2; }Bn`0;]  
} 6>F]Z)]}  
} ; Io7o*::6iw  
iU?xw@W R  
 Yk yB  
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> >。 fi';Mb3B3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 48n7<M;I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: N6%M+R/Q  
0-Vx!(  
return l(i, j) = r(i, j); !Bn,f2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) y/!jC]!+c  
#>O>=#Q  
  return ( int & )i; &\AW} xp  
  return ( int & )j; YY 8vhnw  
最后执行i = j; OsNJ;B  
可见,参数被正确的选择了。 +cC$4t0$^A  
P6u%-#  
rjL4t^rT  
|M(0CYO  
Ep1p>s^  
八. 中期总结 [PL]!\NJ  
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: YH'j"|{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ;BYv&(#u1q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 o/mGd~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor YB"=eld  
\Qei}5P,  
z-?WU  
poVtg}n  
ljJR7<  
JId|LHf*P  
九. 简化 UGK,+FN  
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。 oE'Flc.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =x} p>#o,J  
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: "&1h<>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 8d8GYTl b)  
  +-*/&|^等 KN"<f:u  
2. 返回引用。 ZMmf!cKY:'  
  =,各种复合赋值等 Jn)DZv8?  
3. 返回固定类型。 6G]hs gro  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) c^`(5}39v  
4. 原样返回。 w4j,t  
  operator, `E-cf7%  
5. 返回解引用的类型。 R6-Z]H u  
  operator*(单目) _/cL"Wf  
6. 返回地址。 \Ea(f**2B  
  operator&(单目) T/ TMi&:?.  
7. 下表访问返回类型。 _A,mY6 *  
  operator[] {qL}:ha?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 i=X B0-  
  operator<<和operator>> ::2(pgH  
\wxLt}T-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。 |!"qz$8fB  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @]X5g8h  
#w&N) c>  
template < typename Left > b]Z>P{ j  
struct value_return q ,*([yX  
  { }WEF *4B!  
template < typename T > c<]~q1  
  struct result_1 lbiMB~rwI  
  { y(*#0fJrTV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .yb=I6D;<3  
} ; Kld#C51X f  
S F&EVRv  
template < typename T1, typename T2 > d2 (3 ,  
  struct result_2 )m.U"giG++  
  { c,_??8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; GNab\M.  
} ; IJv+si:k  
} ; gkL{]*9&%  
-1c{Jo  
<^fvTb&*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait sH /08Z  
=w2_1F"  
下面我们来剥离functor中的operator() /'Q2TLy=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ZCz#B2Sf8  
CCU<t Q  
return l(t) op r(t) ;eT+Ly|{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  Or,W2  
return op l(t) :XeRc"m<  
return op l(t1, t2) Tb<}GcwJ  
return l(t) op w^8i!jCy  
return l(t1, t2) op fe!{vrS  
return l(t)[r(t)] jC_m0Iwc  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] c@/K}  
^{l$>e]  
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: 3jDAj!_ea  
单目: return f(l(t), r(t)); y]b &3&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !nt[J$.z^  
双目: return f(l(t)); 40Hm+Ge  
return f(l(t1, t2)); i4H,Ggb  
下面就是f的实现,以operator/为例 V3q[#.o  
feG#*m2g  
struct meta_divide C] >?YR4  
  { j-9Zzgr  
template < typename T1, typename T2 > a/dq+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) se&Q\!&M  
  { OO*2>Qy~z  
  return t1 / t2; p~f=0K  
} ^s_7-p])(  
} ; `$i/f(t6`  
XWv;l)  
这个工作可以让宏来做: yNOoAnGT W  
+S ],){  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Uc d~-D  
template < typename T1, typename T2 > \ Qkb=KS%z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 55Ag<\7  
以后可以直接用 }b=Cv?Zg$m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) eH^~r{{R  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 *m*sg64Zw  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) +wxDK A_  
=gQ^,x0R9  
olca Z  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 !"<~n-$B  
E8"$vl&c]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5dkXDta[G  
class unary_op : public Rettype XN}^:j_2  
  { P9jPdls  
    Left l; ?3a:ntX h  
public : |VQmB/a  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} SkyX\&  
hD9b2KZv  
template < typename T > ]'5 G/H5?;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'ZAl7k .  
      { ,v_NrX=f?  
      return FuncType::execute(l(t)); )>I-j$%=2  
    } W.Z`kH *B  
Hp5.jor(k  
    template < typename T1, typename T2 > 3o BR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {.o@XP,.  
      { 3{9d5p|\i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); t$g@+1p4  
    } 3 @%XR8ss  
} ; <d~si^*\ch  
IQeiT[TF  
y7| 3]>Z  
同样还可以申明一个binary_op HMmB90P`  
iB#*XJ;q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lb\VQZp!y  
class binary_op : public Rettype .JX9(#Uk  
  { D hD^w;f]  
    Left l; D";@)\jN  
Right r; ?}"39n  
public : ' wni.E&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h&2l0 |8k  
y3OF+;E  
template < typename T > vp(ow]Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ticx]_+~T  
      { T,h 9xl9i  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .FC|~Z1T<F  
    } \IZY\WU}2  
IR|#]en  
    template < typename T1, typename T2 > vKBi jmE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I &;9  
      { AK(x;4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `k`P;(:  
    } Y&-% N  
} ; ]i\;#pj}  
n&3}F?   
GQ2/3kt  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Y`rli  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 nt8& Mf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) w|c200Is}e  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 iF Zqoz  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Oi<yT"7  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 5i+cjT2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 XIn,nCY;  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) %Ni"*\  
下面是修改过的unary_op 5GbC}y>  
xJ9aFpTC  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \3`r/,wY  
class unary_op 33g$mUB  
  { Lg{M<Q)4  
Left l; }:57Ym)7w  
  hkMVA  
public : yM Xf&$C  
u9fJ:a  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} MUSsanCA  
Q89fXi0Ivb  
template < typename T > Z)md]Twt  
  struct result_1 \/ ipYc  
  { }$i/4?dYsQ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9}5o> iR  
} ; VS>xvF  
et?FX K"y  
template < typename T1, typename T2 > }=Ul8 <  
  struct result_2 .wB'"z8L  
  { gloJ;dE B  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d/!\iLF  
} ; i` Q&5KL  
;8a9S0eS  
template < typename T1, typename T2 > T^vhhfCUr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +lxjuEiae  
  { >wb Uxl%{5  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); b0Dco0U(  
} RFoCM^  
 ?tA%A  
template < typename T > EjMVlZC>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m`}mbm^  
  { 5Dzf[V^]`  
  return OpClass::execute(lt(t)); U~USwUzgY  
} 3 &mpn,  
Ft38)T"2R\  
} ; Lv#0-+]$Bt  
mm;sf  
w!'y,yb%  
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 .N( X. C  
好啦,现在才真正完美了。 `]^W#6l  
现在在picker里面就可以这么添加了: n'0r (  
> l]Ble  
template < typename Right > Ft?eqDS1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const V>/,&~0  
  { vn!5@""T  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); hQ'W7EF  
} YmOj.Q&  
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。 +abb[  
$JUkw sc  
ja9=b?]0,  
S`$%C=a.  
x-]:g&5T  
十. bind t+_\^Oa)  
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|ra ;d  
先来分析一下一段例子 (cyvE}g  
6l[ v3l"t  
U!NuiKaQ26  
int foo( int x, int y) { return x - y;} zXD/hM  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 U8J9 #+:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 lrj&60R`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。 bv VkN  
我们来写个简单的。 b $yIM  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &>]U c%JK  
对于函数对象类的版本: 6~Dyr82"B  
e^oGiL ~  
template < typename Func > Yxbg _RQm  
struct functor_trait T*%rhnTv0  
  { 0N~kq-6.\  
typedef typename Func::result_type result_type; .$7RF!p  
} ; ]YtN6Rq/  
对于无参数函数的版本: ]tf`[bINP  
OGIv".~s4  
template < typename Ret > x;<0Gg~jB  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1y\bJ  
  { 3&CV!+z  
typedef Ret result_type; :;eQ*{ `\  
} ; WMC\J(@.  
对于单参数函数的版本: T0Xm}i  
;i\N!T{>  
template < typename Ret, typename V1 > /(*Ucv2i}T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Wy}^5]R0E  
  { 3E^qh03(  
typedef Ret result_type; Rk7F;2  
} ; .{\eco  
对于双参数函数的版本: qdn_ ZE  
}X?#"JFX?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > lg8@^Pm$r;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /]^Y\U^  
  { _cE_\Ay  
typedef Ret result_type; KE ?NQMU  
} ; G%FZTA6a  
等等。。。 jU~ x^Y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `g3AM%3  
#-@Uq6Y  
template < typename Func > DH%PkGn  
struct func_return ]WYV  
  { `FQ]ad Fz  
template < typename T > >~nr,V.q  
  struct result_1 yvj/u c  
  { NLK1IH#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T[)!7@4r  
} ; 5!fOc]]Ow  
r5N TTc  
template < typename T1, typename T2 > :\JCxS=EW  
  struct result_2 \ a,}1FS  
  { m$=}nI(H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >mX6;6FF  
} ; /AAD Fa  
} ; 8QK8q: |  
]"b:IWPeI  
?tL'  X  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !p).3Kx0  
|Z94@uB  
template < typename Func, typename aPicker > )~)l^0X  
class binder_1 nH&z4-1Y?  
  { `MCiybl,&P  
Func fn; z?.9)T9_  
aPicker pk; (_"Zbw%cJy  
public : xYCJO(&  
h?p_jI  
template < typename T > E& i (T2c  
  struct result_1 @;`'s  
  { +/Y2\ s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; S'8+jY  
} ; :`zO%h  
P%lD9<jED  
template < typename T1, typename T2 > s{R ,- \_  
  struct result_2 _%=CW' B  
  { 3a.!9R>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \? )S {  
} ; erW2>^My  
V~[b`&F  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Gmi? xGn  
J)Y`G4l2@  
template < typename T > <O 0Q]`i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G(.G>8pf  
  { Ba8=nGa4KY  
  return fn(pk(t));  Q&xH  
} WM?-BIlT=  
template < typename T1, typename T2 > W/bW=.d Jd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const - [h[  
  { F0p=|W  
  return fn(pk(t1, t2)); X':FFD4h  
} Ajm!;LA[jO  
} ; } LS8q  
EN\cwa#FU  
}n4 T!N  
一目了然不是么? lbda/Zx  
最后实现bind (Fon!_$:  
KCyV |,+n  
sdZ$3oE.  
template < typename Func, typename aPicker > mdEJ'];AH  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0|Fx Sc  
  { 'Og@<~/Xy  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?&#LmeZ}K  
} Bh2l3J4X  
Hvm}@3F|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 h;jO7+W  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 2P^|juc)sU  
s{Qae=$Q  
十一. phoenix h8asj0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: wpM2{NTP  
6wh PW .  
for_each(v.begin(), v.end(), } 7 o!  
( 4F|79U #  
do_ @d0f+9d  
[ K<*6E@+i  
  cout << _1 <<   " , " aE5-b ub c  
] kZz'&xdv'.  
.while_( -- _1), "ktuq\a@  
cout << var( " \n " ) I{cH$jt<  
) K 77iv  
); i`2SebDj'w  
c%/b*nQ(=  
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,rE^Ojt  
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 |qn 2b=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 W:]2T p  
那么我们就照着这个思路来实现吧: e9{0hw7  
dgpE3 37Lt  
"jum*<QZz  
template < typename Cond, typename Actor > PiKP.  
class do_while o@zxzZWg  
  { :TU|:2+  
Cond cd; ZQE1]ht  
Actor act; z qq  
public : VQHB}Y@^  
template < typename T > vd[7Pxe  
  struct result_1 '_G\_h}5  
  { q k^FyZ<  
  typedef int result_type; I;t@wbY,  
} ; |ZH(Z}m  
'-%1ILK$3r  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} A+RW=|:  
UmWXv#q\l  
template < typename T > /%&  d:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^1.*NG8  
  { m}wn+R  
  do T06(Q[)  
    { -_ I)5*N  
  act(t); D8wf`RUt  
  } W]oD(eZ  
  while (cd(t)); ae sk.  
  return   0 ; a ~v$ bNu  
} xc#t8`  
} ; 89LD:+p/  
fQa*>**j;  
{oqbV#/&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %42a>piev  
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。 %LMpErZO  
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。 +Umsr  
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。 RhE~Rwbx  
下面就是产生这个functor的类: tr<f ii 3<  
`HRL .uX  
e%JIqKS  
template < typename Actor > eT".psRiC  
class do_while_actor skcyLIb  
  { `MSig)V  
Actor act; cuQ!"iH  
public : @v lP)"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5j`xSG  
WY!\^| ,  
template < typename Cond > n>ui'}L  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; TF/NA\0c$  
} ; U*r54AyP  
7{F\b  
VC88re`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $z%(He  
最后,是那个do_ >)ekb7  
q~R8<G%YK  
OS,!`8cw  
class do_while_invoker *<xu3){:c  
  { uslu-|b!%  
public : "@nH;Xlq  
template < typename Actor > e-ta7R4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -"I$$C  
  { j hm3:;Z  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,' | J  
} lr>NG,N  
} do_; f(|k0$EIu  
[ey# ,&T  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  `M I;.t  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Q ]CMm2L^f  
最后来说说怎么处理break和continue @njNP^'Kx  
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。 "u^Erj# /  
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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