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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ui:>eYv  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Y=#mx3.  
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, L>K39z~,  
n$Oky-P"  
^~hhdwu3a  
{yl/T:Bh&  
  class filler 4 Q>jP3  
  { _<&K]e@dp  
public : tI6USN%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }G0.Lq+a  
} ; {mq$W  
)l81R  
pR^Y|NG!  
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: Xj&~N;Ysb  
fuwpp  
~N+/ZVo&y  
XzTH,7[n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }<x!95  
V-o`L`(F`  
-^NAHE$bW  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 lQ(BEv"2G[  
-n$rKEC4  
^?l-YnQqm?  
"=0 lcb C  
二. 战前分析 .$T:n[@  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 lyc{Z%!3  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 E6d8z=X(  
^#6%*(D  
1Tk\n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Yi! >8  
  /* --------------------------------------------- */ GF,|;)ly  
vector < int *> vp( 10 ); z jNjmC!W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); F<'l'AsC-  
/* --------------------------------------------- */ I]j/ ab7>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3qd-,qC  
/* --------------------------------------------- */ .]d tRH<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); y{},{~FA"  
  /* --------------------------------------------- */ PX>\j&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @):NNbtA  
/* --------------------------------------------- */ Bo\dt@0;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); X;[zfEB  
'%r@D&*vp  
8 H"f9S=K  
"/]tFY%Y  
看了之后,我们可以思考一些问题: "u> sS  
1._1, _2是什么? ucm.~1G(  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Wy-quq03"&  
2._1 = 1是在做什么? jgfP|oD  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 "rlSK >`  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 R@{/$p:  
X9BBnZ  
U=<.P;+f9  
三. 动工 -W"0,.Dvg  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "a_D]D(d5  
i1H80m s  
F/,<dNJ  
;<ma K*f\S  
template < typename T > :{='TMJ7  
class assignment Q)i`.mHfFI  
  { OU964vv  
T value; R;m0eG`  
public : R~?;KJ  
assignment( const T & v) : value(v) {} vrEaNT$J-  
template < typename T2 > E;Ftop  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } XjM)/-w  
} ; X;a{JjN  
rH_:7#.E  
uEO2,1+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8t 35j   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment GP k Cgb(  
h[)aRo  
Oh85*3  
UA u4x 7  
  class holder uF|ix.R6  
  { K@u."eaD  
public : ~rfjQPbh9x  
template < typename T > $}c@S0%P"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const UE;) mZ=l|  
  { sNpBTG@{l  
  return assignment < T > (t); P!&CH4+  
} .F$AmVTN  
} ; SG o:FG  
uT t:/gm  
8q LgB  
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: _+Kt=;Y8  
>u[1v  
  static holder _1; |MR?8A^"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  s !vROJ  
"jJ)hk5e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ])l[tVHm  
而不用手动写一个函数对象。 zi&d  
g#2X'%&+  
3jVm[c5%]  
p%y\`Nlgdx  
四. 问题分析 !>);}J!e]  
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。 5K-)X9z?  
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。 *M<=K.*\G  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]<?)(xz  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1KR|i"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %{_ YJXpO  
?B!ZqJ#  
五. 问题1:一致性 swgBPJ"?  
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?| {!?RG\EYN  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 pNWp3+a'  
@{a-IW 3  
struct holder _Cs}&Bic_  
  { Oydmq,sVe(  
  // TmZ[?IL,  
  template < typename T > 6(^9D_"@  
T &   operator ()( const T & r) const ,(=]6V  
  { d iLl>z  
  return (T & )r; vj$ 6  
} twS3J)UH  
} ; 0qUap*fvC  
1}M.}G2u/  
这样的话assignment也必须相应改动: vaZZzv{H  
m =F@CA~C  
template < typename Left, typename Right > L=FvLii.  
class assignment *g6o ;c  
  { Bb"4^EOZ,  
Left l; vfDb9QP  
Right r; # Kr.!uD  
public : E\N=p&g$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  (t['  
template < typename T2 > ,F Vy:"FR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W+S; Do  
} ; O; sQPG,v  
[k}\{i>  
同时,holder的operator=也需要改动: }]?G"f t K  
)eMh,r  
template < typename T > )fL*Ws6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Y/(-mcR  
  { e;[8 GE.   
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  nGd  
} I@M^Wu]wW  
dw!Eao47  
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。 lhj2u]yU0S  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 gI3rF=  
OFbg]{ub?  
return l(rhs) = r; 9?c^~77  
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。 -;-"i J0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: B '/ >Ax&  
0.0!5D[  
template < typename Tp > f~9Y1|6  
class constant_t $3B?  
  { BF!zfX?n  
  const Tp t; +N@F,3yNa  
public : [0#hgGO]P  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;VRR=p%,  
template < typename T > 5^/[]*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *b_54X%3  
  { ~`H<sJ?9  
  return t; &2igX?60  
} .x8$PXjPG  
} ; @/FX7O{n:  
1U7HS2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 XCriZ|s  
下面就可以修改holder的operator=了 3~la/$?p0  
b15qy?`y  
template < typename T > wm71,R1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const f|0QN#$  
  { 4pT|r6!<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =fo/+m5  
} gAP}KR#T  
qQvb;jO  
同时也要修改assignment的operator()  gV kI=J  
Fo~v.+^?  
template < typename T2 > xrnH= >.;m  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y1\vt+`O  
现在代码看起来就很一致了。 AgJ~6tK  
%T\x~)  
六. 问题2:链式操作 n<*]`do,w  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8l0 (6x$  
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。 "M &4c:cz  
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。 o hlVc%a  
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。 ,&G M\FTeb  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct eov-"SJB  
-~fI|A^  
template < typename T > ,[ L$  
struct result_1 1}*;  
  { qTF>!o #\:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; q(Q9FonU  
} ; +r_[Tj|Er  
,+.# eg  
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: J}CK|}  
ppKCY4  
template < typename T > 1+($"$ZC&B  
struct   ref eS:e#>(  
  { d2sq]Q  
typedef T & reference; ^mQfXfuL  
} ; y@_?3m7B=  
template < typename T > ~#\#!H7  
struct   ref < T &> q2vz#\A?  
  { He3zV\X[Z  
typedef T & reference; q/79'>`|ai  
} ; ze)K-6SKH  
{fD#=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Al}PJz\  
ze N!*VG  
template < typename T > O]eJQ4XN<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Mk?I}  
  { Lm#d.AD)  
  return l(t) = r(t); F-0PmO~3+W  
} or`stBx  
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。 |'_<(z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [rU8 #4.  
i]pG}SJ  
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 "~ stZ.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @un }&URp  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2"mj=}y6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8 GN{*Hg  
最后的布局是: F9r*ZyNlx  
                Add vy2aNUmt  
              /   \ \-ws[  
            Divide   5 V.:A'!$#  
            /   \ )W|jt/  
          _1     3 I xBO$ 2  
似乎一切都解决了?不。 n4y6Ua9m{  
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。 %;$Y|RbmqE  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 _B FX5ifK  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 38i,\@p`9$  
K9'*q3z  
template < typename Right > 8-YrmP2k  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const WEAXqDjM  
Right & rt) const S\gP=.G  
  { *wcoDQ b;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4+,Z'J%\[7  
} caD;V(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,5*xE\9G  
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。 cLC7U?-  
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。 N)WG~=Gi  
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。 X(28 xbd|  
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。 ;NeEgqW "  
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? g>P9hIl  
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: {`CWzk?  
KBA%  
template < class Action > F6VIH(  
class picker : public Action \ZZy`/~z*7  
  { rd4'y~#S  
public : yt: V+qdv  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =XlIe{  
  // all the operator overloaded gi@ji-10  
} ; q.km>XRk~  
N~_jiVD>  
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。 Cbs4`D,  
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: ?^4sE-C6  
IkNt! 2s_  
template < typename Right > wQB{K3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const N2s%p6RMPD  
  { 6'! {0 5=m  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =2)t1 H  
} 9yw/-nA  
pu*u[n  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8w?\_P7QA  
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。 l{m~d!w`a  
MPy][^s!  
template < typename T >   struct picker_maker E9 q;>)}  
  { 5THS5'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B/kn&^z$|~  
} ; 9$@ g;?}Ps  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > q%Jy>IXt  
  { yUwgRj  
typedef picker < T > result; ~9YA!48  
} ; [ c[MQA0  
|ZlT>u  
下面总的结构就有了: 166c\QO  
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。 ]pTw]SK  
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。 /Py>HzRE:  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 '?3z6%  
至此链式操作完美实现。 ptni'W3  
QF/u^|f  
f,inQ2f}d  
七. 问题3 [Fj+p4*N  
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。 M 8j(1&(:  
&ntP~!w  
template < typename T1, typename T2 > | 8Egw-f  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bRz^=  
  { RXS|-_$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); sxwW9_C  
} pQ(eF0KG  
Ss! 3{VW  
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: 5=h'!|iY  
1$D`Z/N"A  
template < typename T1, typename T2 > e0WSHg=6@  
struct result_2 |aAWW d5  
  { yZ)aKwj%U  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |abst&yp  
} ; L(2P|{C  
VN-#R=D  
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? O| 6\g>ew  
这个差事就留给了holder自己。 05VOUa*pb  
    X+E\]X2  
Dke($Jr{  
template < int Order > V0 +k3H  
class holder; 6aZt4Lw2\  
template <> yki51rOI*  
class holder < 1 > >dvWa-rNUT  
  { Bx : So6:  
public : 'BdmFKy1  
template < typename T > oT (:33$  
  struct result_1 +[8Kl=]L  
  { Y!1^@;)^  
  typedef T & result; cm 9oG  
} ; C6V&R1"s  
template < typename T1, typename T2 > 0"qim0%|DF  
  struct result_2 !eAdm  
  { !:O/|.+Vmf  
  typedef T1 & result; ={E!8"  
} ; 6SBvn%  
template < typename T > ^&';\O@)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;.Oh88|k  
  { Xtu`5p_Qv  
  return (T & )r; mn; 7o~4  
} H"q`k5R  
template < typename T1, typename T2 > oD#< ?h)(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }#W`<,*rL.  
  { >6l;/J  
  return (T1 & )r1; ,rB9esxic  
} 7l#2,d4  
} ; S|q!? /jqj  
*iRm`)zC(  
template <> H (NT|  
class holder < 2 > 5hH6G  
  { AXh3LA  
public : L740s[,`o#  
template < typename T > 60aKT:KLC_  
  struct result_1 ,8=`*  
  { yw* mA1v  
  typedef T & result; &<w[4z\  
} ; f*T)*R_  
template < typename T1, typename T2 > Y( $Ji12  
  struct result_2 l'7Mw%6{  
  { *L;pcg8{  
  typedef T2 & result; Q%n{*py  
} ; +r-dr>&H@  
template < typename T > Rg?{?qK\K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S\3AW,c]w  
  { l4mUx`!  
  return (T & )r; b%[ nB  
} WE.$at{*h  
template < typename T1, typename T2 > y  KYP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &8Jg9#  
  { W`Q$t56  
  return (T2 & )r2; b$goF }b'g  
} };"+ O  
} ; 'Uko^R)(  
zD)IU_GWa  
T}t E/  
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> >。 ovDJ{3L6O  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  z _O,Y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2 ]V>J  
LmXF`Y$  
return l(i, j) = r(i, j); xMNNXPz(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) vcw>v={x  
+dCDM1{_a  
  return ( int & )i; xBL$]>  
  return ( int & )j; :>P4L,Da]  
最后执行i = j; 8Q^6ibE  
可见,参数被正确的选择了。 *,W!FxJ  
c/<Sa|'  
$"sq4@N  
g= FDm*  
5@+4  
八. 中期总结 =&q-[JW  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: FJ{,=@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 n^iNo  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Np|'7D  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor W,HH *!  
\K?(  
c Pq Dsl3  
X-)RU?  
.:{h{@a  
r=~WMDCz@  
九. 简化 4{;8:ax&w  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ([,vX"4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {Ax)[<i  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: K\IYx|Hm a  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 SZ5O89  
  +-*/&|^等 aNE9LAms  
2. 返回引用。 PPoI>J  
  =,各种复合赋值等 %@}o'=[  
3. 返回固定类型。 GOy=p3mQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) t."g\;  
4. 原样返回。 #`jE%ONC  
  operator, jl.okWuiY  
5. 返回解引用的类型。 ]#Vo}CVP  
  operator*(单目) bBUbw*DF)  
6. 返回地址。 lAdDu  
  operator&(单目) 1B)Y;hg6&  
7. 下表访问返回类型。 7P<r`,~k-  
  operator[] PIZ C;K4|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &1z)fD2  
  operator<<和operator>> oA4D\rn8"  
OUEI~b1  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 7FmbV/&c  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: qwq/Xcv  
. i{>Z  
template < typename Left > AbUDn\0$  
struct value_return )7&42>t  
  { {&2$[g=[ ^  
template < typename T > uY^v"cw/F  
  struct result_1 _:35d1[  
  { g .64Id  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $; Q$W9+  
} ; vkd[: CC  
B4]AFRI  
template < typename T1, typename T2 > , CJAzGBS  
  struct result_2 4. 1rJa  
  { [YC=d1F5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _W)`cr  
} ; ic%?uWN  
} ; ;mDM5.iF  
i 8l./Yt/  
XB0a dp  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait j?EskT6  
h ?uqLsRl  
下面我们来剥离functor中的operator() ;% 2wGT  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ho 3dsh)  
U't E^W  
return l(t) op r(t) FH)t:!#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) F-_%>KJS  
return op l(t) ;wJ~haC  
return op l(t1, t2) kf<c, 3A  
return l(t) op CY34X2F  
return l(t1, t2) op <,\ `Psa)N  
return l(t)[r(t)] W7H&R,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] P @zz"~f7  
U?gl"6x  
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: tbtI1"$  
单目: return f(l(t), r(t)); <&4nOt  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9 |' |BC  
双目: return f(l(t)); =EQJqj1T  
return f(l(t1, t2)); i.3cj1  
下面就是f的实现,以operator/为例 3pvYi<<D'  
!X^Hi=aV  
struct meta_divide :6XguU  
  { KX!i\NHz  
template < typename T1, typename T2 > 6gXIt9B.h$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) w{pUUo:<  
  { <lUOJV{&\  
  return t1 / t2; _ `H.h6h  
} >D 97c|?c  
} ; <"W?<VjO  
dXmV@ Noo  
这个工作可以让宏来做: ))!Bg?t-  
).LTts7c  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ fX_#S|DlSG  
template < typename T1, typename T2 > \ CJJD@=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; wMGk!N  
以后可以直接用 8O>}k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !<&m]K  
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 a Sf/4\  
(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。。。) # kyl?E  
d')-7C  
gw"~RV0  
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 o/C(4q6d  
g& k58{e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )l_@t(_  
class unary_op : public Rettype $f#agq_  
  { S=' wJ@?;  
    Left l; Ht#@'x  
public : zF8'i=b&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} PocYFhWQ`  
qD#VbvRc9+  
template < typename T > syv$XeG=}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x[QZ@rGIW  
      { \i!Son.<  
      return FuncType::execute(l(t)); ,|+Gls  
    } " Ya9~6  
I]h-\;96  
    template < typename T1, typename T2 > &rp!%]+xAM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RPVT*`o  
      { VU|;:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 'B_\TU0 O  
    } qos`!=g?  
} ; 9IA$z\<<w  
%a];  
.-0%6] cFD  
同样还可以申明一个binary_op $6T3y8  
' _dzcN,z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~]BMrgn  
class binary_op : public Rettype ZsZcQj6G,  
  { YzAFC11,  
    Left l; Po(]rQbE  
Right r; ?vgH"W~3>  
public : G/vC~6x  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m#f{]+6U  
6"U8V ?E  
template < typename T > -I":Z2.fR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C9qJP^F  
      { 4,G w#@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |ETiLR=&  
    } ubYG  
GMW,*if8p  
    template < typename T1, typename T2 > N L'R\R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gs dnf 7  
      { Rrg8{DZhv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (vc|7DX M  
    }  iEIg:  
} ; >`'O7.R  
cX:HD+wO  
[BM*oEFPB*  
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 ""{|3XJe  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [mUBHYD7OI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) N j4IQ<OV  
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。 ,Q/Ac{C  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! W2Luz;(U  
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。。。 Zj*\"Ol  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 PWB(5 f?  
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) @ {#mpDX  
下面是修改过的unary_op cCY/gEv  
f[sF:f(zI  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >^$2f&z  
class unary_op DNkWOY#{  
  { eKN$jlg  
Left l; Bfr'Zdw  
  F7MzCZvu  
public : PUdM[-zjh  
M2@b1;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -x`G2i  
M+`H g_#Q  
template < typename T > R}:KE&tq  
  struct result_1 !}KqB8;  
  { ~u87H?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [zkikZy  
} ; -n5 B)uw=  
}-@4vl x$  
template < typename T1, typename T2 > ' GG=Ebt  
  struct result_2 Ad$n4Ze  
  { is?2DcSl5  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =Z G:x<Hg  
} ; S/[E 8T"  
T]T;$  
template < typename T1, typename T2 > >dzsQ^Nj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E7zm{BX]  
  { Bi3+)k>u7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Pw0Ci  
} x3p ND  
aqU' T  
template < typename T > i/So6jW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]@^coj[  
  { Xz 4 x  
  return OpClass::execute(lt(t)); Yw; D:Y(  
} 5 BtX63  
_-~`03 `!  
} ; Zm ogM7B  
sJ z@7.  
wJ<Oo@snm  
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 h*B|fy4K9U  
好啦,现在才真正完美了。 !ZRs;UZ>o  
现在在picker里面就可以这么添加了: o>/O++7Ra  
c`*TPqw(B[  
template < typename Right > ,m=4@ofX  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -fI@])$9J  
  { *Vw\'%p*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8qEK+yi,  
} Rli:x  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 A@*:<Hs%  
efP&xk  
'3IC*o"  
x35cW7R}T_  
LPYbHo3fq  
十. bind E\nv~Y?SG  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 SJt<+kg  
先来分析一下一段例子 JwnQ0 e  
X[gn+6WB%  
L6Wt3U`l  
int foo( int x, int y) { return x - y;} dsx]/49<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 BvrB:%_:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 fF vF\  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 CzCQFqXI  
我们来写个简单的。 6]zd.W  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =qy=-j]  
对于函数对象类的版本: 4_v]O  
YwY74w:  
template < typename Func > C:8_m1Y{  
struct functor_trait :,b iyJt  
  { {gNV[45  
typedef typename Func::result_type result_type; r|e-<t4.9L  
} ; D]a<4a 18  
对于无参数函数的版本: !\8  ;d8  
VQ5nq'{v  
template < typename Ret > D?yG+%&9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > |t iUej  
  { %1 vsN-O}8  
typedef Ret result_type; C;QAT  
} ; jn >d*9u  
对于单参数函数的版本: oh"O07  
65h @}9,U  
template < typename Ret, typename V1 > m'\2:mDu0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mkh"Kb*{  
  { Ch$*Gm19Z  
typedef Ret result_type; jcNT<}k C  
} ; Uy ?  
对于双参数函数的版本: ;w|b0V6  
]lw|pvtd  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > AcI,N~~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;$Y4xM`=m  
  { ")O`mXg-  
typedef Ret result_type; VhjM>(  
} ; joKIrS0y  
等等。。。 Uw,2}yR  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 53-v|'9'  
;z M*bWh9  
template < typename Func > r<F hY  
struct func_return R8rfM?"W  
  { \0lnxLA  
template < typename T > *BuUHjTv  
  struct result_1 mWR4|1(  
  { oI)GKA_Ng7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?Kvl!F!`  
} ; ae:zWk'!  
}ENR{vz$A  
template < typename T1, typename T2 > 8Og_W8  
  struct result_2 %AOja+  
  { W^3uEm&l!)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 322jR4QGr  
} ; ]EwVpvTw  
} ; |-V&O=!^+  
1]IQg;q  
O+ }qQNe<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `wF8k{Pb  
WDFjp  
template < typename Func, typename aPicker > FnJ?C&xK  
class binder_1 ;nC.fBu  
  { V=fEPM  
Func fn; <mi-}s  
aPicker pk; S= _vv)6+4  
public : b'6- dU%  
\U|ZR  
template < typename T > 3}|'0(hYL  
  struct result_1 moP,B~  
  { E0 `Lg c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; n,B,"\fw  
} ; "#(T  
P/EM :  
template < typename T1, typename T2 > J|'7_0OAx  
  struct result_2 Ut$;ND.-  
  { kP/M< X"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v1a6?-  
} ; gX0R)spg  
r$]HIvJD  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} dnV[ P  
rQ7+q;[J  
template < typename T > ?wnzTbJN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5@^ dgq  
  { v3v[[96p  
  return fn(pk(t)); uV 7BK+[O  
} GnP|x}YM  
template < typename T1, typename T2 > s21wxu:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7^w >Rj  
  { rvr-XGK36\  
  return fn(pk(t1, t2)); pABs!A`N  
} wdUBg*X8  
} ; x\Z'2?u}  
5) -~mW y  
pp7$J2s+j  
一目了然不是么? ^pJ!isuqu  
最后实现bind `7/Y@}n  
hWH:wB  
:1Q!$  m  
template < typename Func, typename aPicker > a{{g<< H  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) keB&Bjd&  
  { UQB "v3Z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); a33TPoj  
} Duc#$YfGm  
oh$Q6G  
2个以上参数的bind可以同理实现。 u|4$+ QiD  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 SPp#f~%m  
r\AyN= y  
十一. phoenix u]vQ>Uu  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 765p/**  
-?(E_^ng  
for_each(v.begin(), v.end(), r#xg#uoj  
( )Tk1 QHU  
do_ 9 7ql5  
[ Z!U)I-x&  
  cout << _1 <<   " , " 0{#8',*}m?  
] ezPz<iZ\N  
.while_( -- _1), yRo- EP  
cout << var( " \n " ) :O(^w}sle  
) ^5=B`aich  
); xhRngHU\z<  
To?W?s  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: c+2FC@q{l  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor b$Vz2Fzx  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /% N r?V  
那么我们就照着这个思路来实现吧: EY \H=@A  
;\p KDPr  
%'[&U#-  
template < typename Cond, typename Actor > 1 5A*7|  
class do_while _1U1(^)  
  { 8=]Tr3   
Cond cd; Uh][@35 p  
Actor act; n_'s=]~  
public : ;pnD0bH  
template < typename T > ij?  
  struct result_1 TC<@e<-%Sq  
  { $^@)  
  typedef int result_type; wQRZ"ri,  
} ; L:9F:/G  
&LbJT$}V  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !ET~KL!  
[ :zO}r:  
template < typename T > K# Jk _"W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F{UP;"8'  
  { e @IA20  
  do d 9q(xZ5  
    { }Q";aU0^  
  act(t); u;`U*@  
  } /tUy3myJ  
  while (cd(t)); i\dc>C ;  
  return   0 ; /c,(8{(O  
} lg(bDK m  
} ; *k19LI.5  
z`\F@pX%wC  
|m2X+s9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). DG?"5:Zd  
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。 yV"ZRrjO'Z  
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。 G_SG  
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。 s&NX@  
下面就是产生这个functor的类: {uHU]6d3qy  
v$N|"o""  
@WI2hHD  
template < typename Actor > &9Xhl''  
class do_while_actor '{(UW.Awo  
  { 0pbtH8~  
Actor act; ;6!Pwb;hY  
public : #y%!\1M/:A  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <A# l 35  
KG=h&  
template < typename Cond > /RMPS. d {  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Q_t`.jus  
} ; !tp1:'KG  
v;0|U:`]  
5Lf{8UxI  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (`:O~>[N  
最后,是那个do_ J.8IwN1E  
W16,Alf:  
AW,53\ 0  
class do_while_invoker 5:kH;/U  
  { #b~JDO(  
public : m'f,_ \'  
template < typename Actor > >ss/D^YS  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;v$4$D]L  
  { /FIE:Io  
  return do_while_actor < Actor > (act); *<J*S#]  
} phgm0D7  
} do_; l~ M_S<4n  
A7n\h-b  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? CXC`sPY  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 f{FDuIl n  
最后来说说怎么处理break和continue =XY\iV1J*  
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。 o";Z$tAJkC  
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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