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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda KqP#6^ _  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 M869MDo  
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, *qpSXmOz  
M)(DZ}  
oxtay7fx  
 LFV%&y|L  
  class filler  05^h"  
  { b\,+f n  
public : y8xE 6i  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wb ;xRP"w  
} ; (**oRwr%  
|k9 C/  
m(P]k'ZH?  
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: ?gXp*>Kg[  
1{.9uw"2S  
pTuS*MYz  
/g.U&oI]D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); o5)<$P43  
9A#i_#[R  
iN.n8MN=I  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $<OD31T  
tQ601H>o  
HK% 7g  
Pc]HP  
二. 战前分析 y<.5xq5_3  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ez[Vm:2K  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 l}P=/#</T  
3__-nV  
/zox$p$?h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dQG=G%W  
  /* --------------------------------------------- */ 2 ? 4!K.  
vector < int *> vp( 10 ); bhs _9ivw  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); gI`m.EH}}N  
/* --------------------------------------------- */ >.D4co>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [_:nHZb  
/* --------------------------------------------- */ )YI(/*+]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); A?0Nm{O;3v  
  /* --------------------------------------------- */ O33 `+UV"W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); f,Ghb~y  
/* --------------------------------------------- */ 2t1ZIyv3 D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _WbxH  
h>bx}$q  
(QiAisE  
fTX;.M/%   
看了之后,我们可以思考一些问题: kSo"Ak!  
1._1, _2是什么? DIUjn;>k8  
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。 J,6yYIq  
2._1 = 1是在做什么? KG{St{uJ  
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。 N)Z?Z+ }h  
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。 nT)vNWT=  
o<!?7g{  
m) D|l1AtF  
三. 动工 .tr!(O],h  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: H%lVl8oQ  
W(/h Vt  
(4-CF3D  
t ZB<on<.)  
template < typename T > ( uidNq  
class assignment *gz{.)W  
  { BD7N i^qI$  
T value; S`]k>' l  
public : YA5g';$H*  
assignment( const T & v) : value(v) {} Q=dy<kg']  
template < typename T2 > _Bj":rzY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7IM@i>p%  
} ; yaV|AB$v  
{(?4!rh  
2b8L\$1q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Jfl!#UAD|n  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +qdEq_ m  
<=C?e<Y  
@=f\<"$vt  
3irl (;v  
  class holder AkiDL=;w  
  { .5{ab\_af  
public : J4U1t2@)9  
template < typename T > [opGZ`>)j"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;]:@n;c\  
  { ku M$UYTTX  
  return assignment < T > (t); 0Wp|1)ljA  
} 7Fsay+a  
} ; @9|hMo  
PeEj&4k  
|! "eWTJ  
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: 6D_D';o  
o3}3p]S\  
  static holder _1; UkGCyGyZ[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {BU;$  
#A8sLkY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y`wSv NU  
而不用手动写一个函数对象。 8*a&Jl  
cQ_Hp <D  
"5$B>S(Q  
UJ6v(:z <  
四. 问题分析 jZr q{Z<  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 %vi83%$'4  
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。 BING{ew  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 El"Q'(:/U  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 LBP`hK:>W~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?=pT7M  
FHI ;)wn=  
五. 问题1:一致性 ENY+^7  
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?| cj5+N M"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3"\lu?-E  
Pj% |\kbNs  
struct holder  %D "I  
  { a C)!T  
  // ^5 Tqy(M  
  template < typename T > x ]ot 2  
T &   operator ()( const T & r) const &b& ,  
  { ^_mj  
  return (T & )r; Aq7osU1B  
} @7n"yp*"  
} ; j"Pv0tehw  
r" ,GC]  
这样的话assignment也必须相应改动: sCHJ&>m5-  
"C`Ub  
template < typename Left, typename Right > ]e@Oiq  
class assignment Pk)1WK7E  
  { QP J4~  
Left l; R*r#E{!V;  
Right r; S|+o-[e8O  
public : 4H]L~^CD  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $PHvA6D  
template < typename T2 > .#pU=v#/[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } UW EV^ &"x  
} ; Thit  
VY\&8n}e(  
同时,holder的operator=也需要改动: SasJic2M  
)53y AyP  
template < typename T > du^J2m{f  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *CHX  
  { *4Y V v  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); x-3\Ls[I  
} <2qr}K{'A  
'2^Q1{ :\  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 6)Lk-D  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 tIgN$BHR>  
Pgea NK5Y  
return l(rhs) = r; $E.I84UfX  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 N87B8rDl  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?FcAXA/J{  
C;urBsC  
template < typename Tp > uGlUc<B\*  
class constant_t q'8 2qY  
  { a:6m7U)P#5  
  const Tp t; Tnm.A?  
public : M =r)I~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~e@z;]CiY  
template < typename T > TRq6NB  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const yz8jw:d^-  
  { ')3 bl3:  
  return t; gB'6`'  
} Q'0d~6n&{  
} ; E?0%Z&1h  
sON|w86B  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 n.(FQx.F  
下面就可以修改holder的operator=了 ,nm*q#R,0  
[q #\D  
template < typename T > uW36;3[f#1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const w+CA1q<  
  { lU8`F(Mn  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /I0%Z+`=  
} :6\qpex  
]?[fsdAQW  
同时也要修改assignment的operator() e^D]EA ]%  
LSr]S79N1  
template < typename T2 > ~R92cH>L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?.;c$'  
现在代码看起来就很一致了。 e**qF=HCw  
[HZv8HU|  
六. 问题2:链式操作 >\3V a  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &KRX[2  
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。 c\ lkD-\  
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。 @J`"[%U  
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。 Q$@I"V&G.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9zy!Fq  
 ZExlGC  
template < typename T > jtc]>]6i  
struct result_1 NHZz _a=  
  { g7W"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7O-x<P;  
} ; H~1 jY4E  
_"rgET`vW  
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: Z>5b;8  
pg)WKbV  
template < typename T > 03#lX(MB  
struct   ref ut7zVp<"  
  { W|63Ir67  
typedef T & reference; YteO 6A;  
} ; 4@# `t5H  
template < typename T > ._{H~R|  
struct   ref < T &> @r/n F5  
  { wcY? rE9  
typedef T & reference; %M|hA#04vZ  
} ; ckE-",G  
_>X+ZlpU:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8c^TT&  
'AS|ZRr/  
template < typename T > b2&0Hx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const k_nql8H  
  { E#N|w q  
  return l(t) = r(t); ZX./P0  
} o]I\6,T/|  
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。 %/#NK1&M  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {[?(9u7R  
1NA.nw.  
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 ^sLdAC  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Cd}<a?m,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 68WO~*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \n|EM@=eE  
最后的布局是: lchPpm9  
                Add m`^q <sj  
              /   \ A*547=M/(j  
            Divide   5 Vb]=B~^`  
            /   \ ={@6{-tl  
          _1     3 57']#j#"hj  
似乎一切都解决了?不。 K^<BW(s  
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。 +*/Zu`kzX  
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。 z/@slT  
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: UJ')I`zuI  
?QdWrE_  
template < typename Right > PP33i@G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 57  
Right & rt) const [ ~c|mOk  
  { a'yK~;+_9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \\B(r  
} Ls+2Zbh  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 68C%B9.b'  
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。 |"CZT#  
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。 5(Q%XQV*P  
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。 y,,dCca  
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。 PmEsN&YP]  
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? 0rs"o-s<  
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: V#gK$uv  
gu.}M:u  
template < class Action > v\%HPMlh  
class picker : public Action B !L{  
  { rlSeu5X6  
public : a fW@T2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} YHygo#4=8  
  // all the operator overloaded Pw`8Wj  
} ; yZU6xY  
6H WE~`ok6  
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。 B7E:{9l~s{  
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: u[=r,^YQ  
0gP}zM73  
template < typename Right > h(u8&MHx  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  B Qxs~  
  { ag;pN*z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); czgO ;3-C  
} .2Elr(&*h  
yEoF4bt  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9x9T<cx  
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。 u(F_oZ~  
9ZsVy  
template < typename T >   struct picker_maker k|PN0&J  
  { M; tqp8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :vQrOn18p  
} ; K)|G0n*qS  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > U@)eTHv}6  
  { ,77d(bR<  
typedef picker < T > result; _FU_Ubkr  
} ; $AjHbU.I{  
o&)8o5  
下面总的结构就有了: ?(F6#"/E  
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。 ,pQZ@I\z  
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。 ;) z:fToh  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 k&vz 7Q`T  
至此链式操作完美实现。 u5b|#&-mX  
Y>dzR)~3[  
W ]?G}Q;  
七. 问题3 ;~ $'2f~U  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 tOd&!HYL  
m6\E$;`  
template < typename T1, typename T2 > ~#[yJNYQ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .K2qXw"S#  
  { qUW! G&R  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4=.89T#<  
} b;W3j   
&4x}ppX  
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: 0#s"e}@v  
'ud{m[|  
template < typename T1, typename T2 > x$.^"l-vX  
struct result_2 L;NvcUFn  
  { ?*1uN=oI{*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o!Ieb  
} ; ;dtA4:IRZ4  
%XoiVlT@:  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? {{D)YldtA  
这个差事就留给了holder自己。 G kl71VX  
    %i9E @EV  
f<fXsSv(  
template < int Order > l \!fj#  
class holder; PI:4m%[  
template <> e L^ |v  
class holder < 1 > p6]1w]*R  
  { RYQR(v  
public : t?-n*9,#S  
template < typename T > 5z8d} I  
  struct result_1 n&;85IF1  
  { TA`1U;c{n  
  typedef T & result; HI R~"It$  
} ; bz2ztH9 n  
template < typename T1, typename T2 > WwBOM~/`2  
  struct result_2 ;!mzyb*  
  { L:pYn_  
  typedef T1 & result; qYjce]c  
} ; L~rBAIdD  
template < typename T > vrhT<+q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +_?hK{Ib"  
  { H z1%x  
  return (T & )r; t?x<g<PJ4  
} wOEj)fp .  
template < typename T1, typename T2 > ,c$_t+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j_!F*yul  
  { 7{)G_?Q&  
  return (T1 & )r1; +`7i 'ff  
} ~Ei$nV  
} ; vv3* j&I  
6xe*E[#k\  
template <> \FbvHr,  
class holder < 2 > :0j?oY~e  
  { Yq0| J  
public : * 8yAG]z  
template < typename T > jk; clwyz/  
  struct result_1 +,T RfP Fb  
  { @uqd.Q  
  typedef T & result; U0 Yll4E  
} ; b8`)y<7  
template < typename T1, typename T2 > HZzDVCU  
  struct result_2 G_3O]BMKd)  
  { iZ3IdiZ  
  typedef T2 & result; /7nb,!~~l  
} ; 3nIU1e  
template < typename T > fo*2:?K&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H1pO!>M  
  { /yDz/>ID\  
  return (T & )r; cz#rb*b  
} 6y%qVx#!  
template < typename T1, typename T2 > c)TPM/>(p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *v jmy/3  
  { h:b)Wr  
  return (T2 & )r2; nX6u(U  
} DkY4MH?  
} ; |"X*@s\'  
xaq-.IQAM$  
8rnwXPBN  
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> >。  N_kMK  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7u -p%eq2  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Z58 X5"  
(Ft+uuG  
return l(i, j) = r(i, j); jiV<+T?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^EtMxF@D  
k2omJ$?v  
  return ( int & )i; ITE{@1  
  return ( int & )j; knu,"<  
最后执行i = j; =V, mtT  
可见,参数被正确的选择了。 DbBcQ%  
~9a<0Mc?  
j\[dx^\=  
x*/t yZg6  
[64:4/<}  
八. 中期总结 \+oQd=K@  
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: 7{e  4c  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r_)' Ps  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?(' wn<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor GfxZ'VIn  
fa jGZyd0:  
:KSV4>X[%a  
.;y.]Z/;  
Z, zWuE3  
aD<A.Lhy  
九. 简化 Q 04al=  
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。 y|C(X  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 qTRsZz@  
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: ,8S/t+H  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .KB^3pOpx  
  +-*/&|^等 &n}]w+w  
2. 返回引用。 X[-xowE-  
  =,各种复合赋值等 YFLZ%(  
3. 返回固定类型。 s [RAHU  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :T ^a&)aL%  
4. 原样返回。 ^]>O;iB?  
  operator, #5Qpu  
5. 返回解引用的类型。 |PvPAPy)uu  
  operator*(单目) vONasD9At  
6. 返回地址。 p,EQ#Ik  
  operator&(单目) -P(efYk  
7. 下表访问返回类型。 j nkR}wAA  
  operator[] !hA-_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6+#Ydii9E  
  operator<<和operator>> MD}w Y><C  
f&N gS+<K$  
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。 -V*R\,>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,Q3T Tno ,  
9a[9i}_  
template < typename Left > m<<+  
struct value_return ?(@ 7r_j  
  { G*?8MTP8![  
template < typename T > a(m2n.0'>  
  struct result_1 e[{0)y>=  
  { uP`Z12&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; v^sv<4*%  
} ; paA(C|%{  
AwCcK6N1  
template < typename T1, typename T2 > 6iry6wcHm  
  struct result_2 f$o_e90mu  
  { vz@A;t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3<e=g)F  
} ;  g T6z9  
} ; &pxg. 3  
J@/kIrx  
[7:,?$tC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait CQc+#nRe  
Ij7p' a  
下面我们来剥离functor中的operator() rP'me2 B  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0.Q Ujw  
PF0_8,@U  
return l(t) op r(t) ^Y?k0z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #z'  
return op l(t) .97])E[U  
return op l(t1, t2) <jBF[v9*m(  
return l(t) op 9sM!`Lz{  
return l(t1, t2) op (=FRmdeYl1  
return l(t)[r(t)] ,X?{07gH  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] h,(26 y/s  
8$] 1M,$r  
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: j}#w )M  
单目: return f(l(t), r(t)); Q8$}@iA[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ex.yU{|c  
双目: return f(l(t)); &.F4 b~A7  
return f(l(t1, t2)); SjK  
下面就是f的实现,以operator/为例 1;* cq  
<q)#  
struct meta_divide K$z2YJ%  
  { DVO.FTV^`  
template < typename T1, typename T2 > x[| }.Ew  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  > ^O7  
  { Yz9owe8}[  
  return t1 / t2; !@5 9)  
} [ XN={  
} ; ; t)3F  
qfX6TV5J}!  
这个工作可以让宏来做: ~kV/!=  
Mg+2. 8%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ d.aS{;pse  
template < typename T1, typename T2 > \ s `e{}\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0RzEY!9g+  
以后可以直接用 JT~4mT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) pP1|&`}ux  
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 ,S\CC{!  
(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。。。) S0$8@"~=  
y1z4ik)Sd@  
ufj,T7g^  
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 1l9 G[o *  
[=C6U_vU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v<k?Vu  
class unary_op : public Rettype 4a&RYx  
  { 2bz2KB5>  
    Left l; //B&k`u  
public : ;2G*wR  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &.3"Uo\#  
OU E (I3_  
template < typename T > }ZYd4h|g\z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iG $!6;w<  
      { XMZ,Y7  
      return FuncType::execute(l(t)); $Ph|e)p  
    } ]IaMp788  
=&6eM2>P  
    template < typename T1, typename T2 > JhYe6y[q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z<oaK  
      { *9 {PEx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); MyOd,vU  
    } DmK57V4L^  
} ; xl{=Y< ;  
]dVGUG8  
:x3QRF  
同样还可以申明一个binary_op t}_r]E,{u  
LPXi+zj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 39c2pV[  
class binary_op : public Rettype g_E$=j92v  
  { _=>He=v/  
    Left l; P-[-pi@  
Right r; #I.+aV+2oQ  
public : u$z`   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &md`$a/  
+SzU  
template < typename T > RIR\']WN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uuEV_"X  
      { 6dQ-HI*Y#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); a9e>iU  
    } {'flJ5]  
4X/-4'  
    template < typename T1, typename T2 > 3=#<X-);  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E#RDqL*J  
      {  y`iBFC;_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); q~Hn -5H4Q  
    } Xxj- 6i  
} ; 8qoMo7-f  
Gf6p'(\zun  
E*& vy  
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 Ng&%o  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ejKucEgD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) F~ty!(c  
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。 eSn+B;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Vsr.=Nd=  
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。。。 1NFsb-<u  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `?H]h"{7Q  
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) -]Bq|qTH[(  
下面是修改过的unary_op >tS'Q`R  
=HK!(C  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > J`Q>3] wL  
class unary_op $GV7o{"&  
  { 3m[vXr?  
Left l; 63iUi9P  
  ^S<Y>Nm]  
public : Y>z>11yEB0  
DPY}?dC  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} YRk(u7:0  
D>r&}6<  
template < typename T > &A/]pi-\  
  struct result_1 .Z`R^2MU  
  { >~rTqtKd  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; O^PKn_OJ  
} ; FgnTGY}  
2ACCh4(/P  
template < typename T1, typename T2 > R+:yVi[F]U  
  struct result_2 _%Bi: HG0  
  { &3>)qul  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m,28u3@r  
} ; ;]puq  
_RYxD"m y  
template < typename T1, typename T2 >  'c&Ed  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T.F!+  
  { hW' )Sp  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "9uKtQS0o  
} 3yme1Mb  
yF:1( 4  
template < typename T > 0 JS?;fk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rh2+=N<X  
  { OKZV{Gja  
  return OpClass::execute(lt(t)); PNhe  
} @u+]aI!`-  
E =67e=h  
} ; R-wp9^  
&AMl:@p9  
urc| D0n  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug +QavYqPF  
好啦,现在才真正完美了。 ^0 )g/`H^>  
现在在picker里面就可以这么添加了: G't$Qx,IC  
EP&,MYI%E  
template < typename Right > FkDmP`Od  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %Xd[(Q)  
  { 5ta `%R_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (#c*M?g3  
} "^[ 'y7i  
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。 P:S.~Jq  
\w>y`\6mX  
@s&71a  
Q}JOU  
BVQqY$>  
十. bind m 0C@G5  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 u#fM_>ML  
先来分析一下一段例子 /62!cp/F/D  
,KZ~?3$yj  
!n!*/[}X  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /HEw-M9z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 s[*rzoA  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 wu6;.xTLl  
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。 Paq4  
我们来写个简单的。 2qNt,;DQ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .LZ?S"z$ w  
对于函数对象类的版本: h*a(_11  
//MUeTxR  
template < typename Func > **0~K";\  
struct functor_trait h4}84}5d  
  { X`/k)N>l  
typedef typename Func::result_type result_type; ]c*4J\s  
} ; i"FtcP^  
对于无参数函数的版本: aKDKmHd  
B@))8.h]  
template < typename Ret > e"cXun4nS=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > T{^rt3a  
  { uMv,zO5  
typedef Ret result_type; bWS&Yk(  
} ; J{<X 7uB  
对于单参数函数的版本: Hio0HL-  
S+6.ZZ9c  
template < typename Ret, typename V1 > M0"_^?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > { uFO/  
  { Qljpx?E  
typedef Ret result_type; V &T~zh1  
} ; MJ)RvNF  
对于双参数函数的版本: w.o@7|B1N  
W i.& e  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > VGN5<?PrN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > B-Hrex]  
  { e>OoyDZ@R  
typedef Ret result_type; Uc>lGo1j  
} ; 4"ZP 'I;  
等等。。。 LOYk9m  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _61gF[r4!Y  
gJ+'W1$/  
template < typename Func > V Q@   
struct func_return e%M;?0j  
  { =XQ%t @z0  
template < typename T > RP|`HkP-2  
  struct result_1 ?$pCsBDo  
  { {YC@T(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]/6z; ~3U  
} ; IPpN@  
y.k~Y0  
template < typename T1, typename T2 > 4J? 0bZ  
  struct result_2 G_JA-@i%  
  { 372rbY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; TX/Xt7#R:  
} ; ,p a {qne  
} ; Tidn-2L73O  
t?gic9 q  
NxY#NaE:?4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^76]0`gS  
re<{ >  
template < typename Func, typename aPicker > ="H%6S4'  
class binder_1 |Ez>J+uye(  
  { 6MW{,N  
Func fn; P+sW[:  
aPicker pk; gH vZVC[b  
public : ]EAO+x9  
i]4I [!  
template < typename T > n@i HFBb  
  struct result_1 !qg`/y9  
  { vr l-$ii  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; u=sp`%?  
} ; l)\! .X  
Fm 2AEs\  
template < typename T1, typename T2 > +sA2WK]  
  struct result_2 |df Pki{  
  { BO&bmfp7,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3hH<T.@)  
} ; =nS3p6>rZ  
#!# l45p6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6 "sSoj  
B9 uoVcW  
template < typename T > SfyQ$$Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3 i0_hZ  
  { 'H!Uh]!  
  return fn(pk(t)); BU_nh+dF  
} am'7uy!ka~  
template < typename T1, typename T2 > kzLsoZ!I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X_h}J=33Q  
  { cI*;k.KU  
  return fn(pk(t1, t2)); p2](_}PK  
} Fxz"DZY6  
} ; fr3d  
[q -h|m  
eym4=k ~  
一目了然不是么? " 8MF_Gu):  
最后实现bind 7$=In K  
M }D}K\)  
2ilQXy  
template < typename Func, typename aPicker > vE?G7%,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) FZlWsp=  
  { oc`H}Wvn  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); F41=b4/  
} 3 0H?KAV  
yf+)6D -9n  
2个以上参数的bind可以同理实现。 T5h H  
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。 tsjrRMR  
cwg"c4V  
十一. phoenix z:*|a+cy  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: H{wl% G  
L4HI0Mx  
for_each(v.begin(), v.end(), /4Gt{yg Sr  
( jL luj   
do_ R/YqyT\SM  
[ :F?C)F  
  cout << _1 <<   " , " %h@EP[\  
] vs4>T^8e  
.while_( -- _1), '=pU^Oz<}  
cout << var( " \n " ) y)@wjH{6  
) K0>zxqY  
); y N-9[P8C  
N6:`/f+A>T  
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: 1+s;FJ2}  
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 g- gV2$I  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "to;\9lP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]a`$LW}  
0H:X3y+  
WsB?C&>x  
template < typename Cond, typename Actor > U xGApK=X  
class do_while *EH~_F  
  { 1qA;/-Zr<o  
Cond cd; {IjR^J=k  
Actor act; ]/v[8dS(l  
public : ygcm|PrS  
template < typename T > JZ x[W&]zT  
  struct result_1 upmx $H>  
  { 5H^ (2w  
  typedef int result_type; o]V^};B  
} ; ~"!fP3"e  
B@ EC5Ap*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} N!}f}oF  
%N._w!N<5n  
template < typename T > ]-# DB^EQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uY To 9A  
  { W>r+h-kR  
  do J&_n9$  
    { RA 6w}:sq7  
  act(t); ;xTpE2 -~  
  } SXh-A1t  
  while (cd(t)); "tK=+f`NM  
  return   0 ; PKz':_|  
} !N^@4*  
} ; m&3xJuKih  
gSj,E8-g  
R;LP:,)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +}AI@+  
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。 "AqB$^S9t  
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。 ;^L(^Hx  
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。 -~w'Xo#  
下面就是产生这个functor的类: $??I/6  
R=?[Nz  
d'> x(Yi  
template < typename Actor > 4xj4=C~i  
class do_while_actor X?Q4}Y  
  { h";L  
Actor act; 53 h0UL  
public : * T1_;4i  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {!`6zBsP  
lOp`m8_=  
template < typename Cond > 8@R|Km5h  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Fr-SvsNFB  
} ; 7tp36TE  
l[J8!u2Xp  
P+}h$ _x  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 j~MI<I+l[  
最后,是那个do_ WIGi51yC.x  
r JB}qYD  
9gIrt 6  
class do_while_invoker 6]wIG$j  
  { ,esmV-  
public : ar,7S&s H  
template < typename Actor > \U_@S.  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const LP=)~K<  
  { n6 v6K1  
  return do_while_actor < Actor > (act); t{>q|0  
} -?a 26o%e  
} do_; q3`u1S7Z7  
vDvFL<`vmD  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? wL[ M:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 W g! Lfu  
最后来说说怎么处理break和continue rC5O")I<  
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。 `vV7c`K?  
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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