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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda L>xecep  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,j3Yvn W  
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, VINb9W}G[  
8NP|>uaj  
i`k{}!F  
3i\<#{  
  class filler k5M3g*  
  { ,%Go.3i[  
public : _=Y?' gHH  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Zw@=WW[Q`p  
} ; H5MO3DJ  
z[vHMJ 0  
+"P!es\q  
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: LR`]C]  
MKiP3kt8  
C[X2]zr  
M%{,?a0V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /[V}   
nC6 ;:uM  
u9c^:Op  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 zDK"Y{  
GpwoS1#)0|  
<rQ+ErDA  
o paRk.p  
二. 战前分析 QYB66g:  
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。 T~D2rt\  
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 UO~Xzx!e  
/9QC$Z):<  
pc+'/~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,M?K3lG\g[  
  /* --------------------------------------------- */ *OM+d$l!  
vector < int *> vp( 10 ); G!<-9HA5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Sm5 T/&z  
/* --------------------------------------------- */ BQo$c~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); b+/z,c6w  
/* --------------------------------------------- */ AQ)DiH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1\u{1 V  
  /* --------------------------------------------- */ q0sdL86  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;rj|>  
/* --------------------------------------------- */ 2=]Xe#5J=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [H4)p ,R  
q$iGeE#  
tDWoQ&z2t_  
]K0G!TR<  
看了之后,我们可以思考一些问题: BmhIKXE{*  
1._1, _2是什么? 59k[A~)~  
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。 XbaUmCuh  
2._1 = 1是在做什么? cqd}.D  
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。 $:}sm0;  
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。 z%lLbKSe  
i8nzPKF2$3  
BbC aIt  
三. 动工 +{b3A@f|F  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]yAOKmS  
,v@C=4'm  
P9yg  
dTTC6?yPXf  
template < typename T > ]tsp}M@  
class assignment ,^n5UA`PK  
  { &x.n>O  
T value; YQ$Wif:@(n  
public : eeM$c`Y<  
assignment( const T & v) : value(v) {} YiGSFg  
template < typename T2 > c,L{Qv"n{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Ljs4^vy <J  
} ; v!WkPvU  
=6O<1<[y  
opIbs7k-  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 w l#jSj%pd  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {b,#l]v  
P9f,zM-  
Ox%.We 5  
/D~MHO{  
  class holder ]!'}{[1}  
  { 0\KDa$ '1k  
public : v/G)E_  
template < typename T > BenUyv1d  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const o |"iW" +  
  { 2t}^8  
  return assignment < T > (t); P.Gmj;  
} g;-6Hg'  
} ; 6` 4,  
phP%  
6|10OTVu`  
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: c[zGWF#1>  
f+V^q4  
  static holder _1; FCIA8^}s  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 N /Fa^[  
a0)]W%F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LB\+*P6QM  
而不用手动写一个函数对象。 ;=lQMKx0  
/ 0ra]}[(  
I4Rd2G_  
}!^`%\ %\  
四. 问题分析 t2_pwd*B  
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。 S]g`Ds<  
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。 9Ac4'L  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 bFB.hkTP  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ,7os3~Mk9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e\95X{_'  
X$(YCb  
五. 问题1:一致性 +2JC**)I  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| %(ms74R+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 e3=-7FU  
20`QA u)'  
struct holder r}M2t$nv  
  { 9?I?;l{  
  // k`=&m"&#  
  template < typename T > uGY(`  
T &   operator ()( const T & r) const *T-v^ndJh  
  { vT;~\,M  
  return (T & )r; Cm%xI& Y  
} `%$l b:e  
} ; w\%AR1,rs  
c +N\uG4  
这样的话assignment也必须相应改动: !n`Y^  
>o4Ih^VB  
template < typename Left, typename Right > J|@kF!6  
class assignment ftRzgW);  
  { 7R#$Hm  
Left l; 2B[I- K s  
Right r; bOdQ+Y6  
public : HSlAm&Y\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ppR; v  
template < typename T2 > L8~zQV$h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } b@ OF  
} ; bF c %  
ve*m\DU  
同时,holder的operator=也需要改动: fK10{>E1  
O)D+u@RhH  
template < typename T > @,;VMO  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const H:4? sR3  
  { rtT*2k*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); v@Bk)Z  
} G~{#%i  
wvPS0]  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ^-g-]?q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 B j z@X  
j% Wip j;c  
return l(rhs) = r; m:]60koz]o  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 dw3H9(-lp  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  `s~[q  
u$ a7  
template < typename Tp > ';KZ.D  
class constant_t !Nx'4N`&l  
  { DlxL:  
  const Tp t; Ybp';8V  
public : 66l+cb  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &b=OT%D~FU  
template < typename T > Z>_F:1x  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9PWqoz2c  
  { 0xzS9  
  return t; qU+q Y2S:  
} vxl!`$Pi  
} ; C~c|};&%  
cb`ik)=K%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 A9kn\U92  
下面就可以修改holder的operator=了 ]z"7v  
-jcgxQH53  
template < typename T > p#>d1R1&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const MxLi'R=  
  { N6w!V]b  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &e;GoJ  
} 8=WX`*-uH  
(dQsR sA  
同时也要修改assignment的operator() de,4M s!%  
fea4Ul{ib  
template < typename T2 > M:R|hR{=*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } e<duD W$X  
现在代码看起来就很一致了。 r%vO^8FQ  
*9|*21  
六. 问题2:链式操作 :\IZ-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Tw@:sWC  
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。 s E0ldN"  
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。 xAu&O\V  
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。 a4x(lx&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct MBO>.M$B  
xM D]b  
template < typename T > ^ SW!S_&Z2  
struct result_1 +a74] H"  
  { a"whg~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; e8VtKVcY  
} ; gbjql+Mx+  
|s, Add:S  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: j[Oh>yG  
/<)kI(gf  
template < typename T > Mo0pN\A}h  
struct   ref 9 M!U@>  
  { K%3{a=1  
typedef T & reference; <iN xtD0  
} ; baz~luM  
template < typename T > /tu\q  
struct   ref < T &> {]3Rk  
  { y9X1X{  
typedef T & reference; 7cV GB  
} ; ^8{:RiN6e~  
i~uoK7o|G  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]=jpqxlx  
0` UrB:  
template < typename T > DW0UcLO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const DRmN+2I  
  { 1LonYAHF  
  return l(t) = r(t); iU"{8K,  
} %-#rzeaW  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 f]DO2 r  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 TUM7(-,9  
ZGC*BP/  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 >NAg*1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +JPHQx'W  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 f~v@;/HL  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 nW!pOTJq21  
最后的布局是: +=g9T`YbE  
                Add 97MbyEE8J  
              /   \ Iv51,0A  
            Divide   5 4=7h1qex  
            /   \ F9 2et<y.  
          _1     3 4NRG{FZ9  
似乎一切都解决了?不。 F8>J(7On  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 K&UTs$_cI  
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。 Gu5%Pou  
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: +w9X$<?_  
%tT=q^%5  
template < typename Right > wfrSI:+>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Z Ne(sg~G  
Right & rt) const aT20FEZ;  
  { z P=3B%$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZmzYJ$:6  
} 2t 1u{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 UwVc!Lys  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Pef$-3aP>E  
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。 prCr"y` M  
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。 0qhSV B5  
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。 ZFa<{J<2  
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? -| YDKcL  
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: >Z!H9]f(  
2sOetmWE7  
template < class Action > g"|Z1iy|9  
class picker : public Action 6;%Ajx  
  { \. _TOE9L  
public : CT#u+]T  
picker( const Action & act) : Action(act) {} KXbD7N.  
  // all the operator overloaded t7qzAr  
} ; 82A[[^`  
RZ GD5`n  
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。 XpoEZ|0  
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: CvB)+>oa  
X@up=%(  
template < typename Right > dXewS_7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .|x" '3#  
  { xe9V'wICp(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #Oq~ZV|<l  
} PBY ^m+  
mYw9lM  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Z9k"&F ~u}  
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。 m5\/7 VC  
:+$/B N:iO  
template < typename T >   struct picker_maker :9f/d;Mo3  
  { ?*: mR|=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; D<UX^hU   
} ; - A)XYz  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > " UxKG+   
  { I%gDqfdL  
typedef picker < T > result; BY!M(X jrZ  
} ; M?m)<vMr*  
.C?rToCY  
下面总的结构就有了: c/ s$*"  
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。 ^yp`<=  
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。 i)mQ?Y#o  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +?R !  
至此链式操作完美实现。 bZ_vb? n  
Df_*W"(v  
VFjNrngl  
七. 问题3 3*;S%1C^  
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。 |8s45g>  
\o=YsJ8U  
template < typename T1, typename T2 > 8CN~o|uN  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y.}8lh eH  
  { q:X&)f  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &I=F4 z  
} V/CZcMY_  
v''F\V )  
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"o)^8!>  
uszH1@g'  
template < typename T1, typename T2 > G'0]m-)dw  
struct result_2 U?sio%`(  
  { ?VP07 dQTe  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; H;=++Dh  
} ; RY9h^q*  
N9jSiRJ  
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? aK4ZH}XHE"  
这个差事就留给了holder自己。 h Lv_ER?  
    Gp5[H}8K  
A@qwD300Vo  
template < int Order > [|E|(@J  
class holder; g_2EH  
template <> \Cz uf   
class holder < 1 > %.`<ud  
  { sUTh}.[5  
public : |T;NoWO+  
template < typename T > fjwUh>[ }  
  struct result_1 h:l4:{A64  
  { TOvpv@?-  
  typedef T & result; Z%1{B*(e  
} ; )AoF-&,w  
template < typename T1, typename T2 > W\l"_^d*  
  struct result_2 f )K(la^'  
  { Mw9;O6  
  typedef T1 & result; |(6H)S]$  
} ; ! :XMP*g  
template < typename T > 6<N Q/*(/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nW7Ew<`Q  
  { UYW{A G2C  
  return (T & )r; , s .{R  
} Weu%&u-  
template < typename T1, typename T2 > P@pJ^5Jf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const cW*p}hD  
  { DgB]y6~KXl  
  return (T1 & )r1; q/l@J3p[qm  
} Sm(t"#dp  
} ; F3 z:|sTqc  
"- XJZ;5  
template <> NwB;9ZhZ  
class holder < 2 > ^ua8Ya  
  { @}B,l.Tj  
public : p@Ng.HE  
template < typename T > f1}am<  
  struct result_1 D^jyG6Ch  
  { Sx|)GTJJ|-  
  typedef T & result; )Fw{|7@N  
} ; xKW`m  
template < typename T1, typename T2 > i<uWLhgh1$  
  struct result_2 SB}0u=5  
  {  q{*4BL'  
  typedef T2 & result; 6}xFE]Df-Y  
} ; ^g eC?m  
template < typename T > }:f \!b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;S_\- ]m&g  
  { rW<sQ0   
  return (T & )r; C. rLog#  
} VvJ]*D+e  
template < typename T1, typename T2 > *4oj' }  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tH\ aHU[  
  { ;4] sP^+  
  return (T2 & )r2; k~+(X|!5w  
} zJ7=r#b  
} ; k,UezuV  
'4J];Nj0  
X \GB:#:X  
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> >。 p z]T9ol~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +#IsRiH%>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <!qv$3/7  
4_'($FC1  
return l(i, j) = r(i, j); 2&Hn%q)  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +o7Np| Ou  
7UzbS,$x  
  return ( int & )i; X 'W8 mqk  
  return ( int & )j; eO?.8OM-a  
最后执行i = j; E"{2R>mU~  
可见,参数被正确的选择了。 nC;2wQ6aO  
X;D"}X4(E  
"`'' eV3  
8p)*;Y  
RHOEyXhOA  
八. 中期总结 RCvf@[y4  
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: / Q8glLnM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 KNZN2N)wR  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 pf'-(W+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $Z8=QlG>  
k@i+gV%  
@=kDaPme92  
(&y~\t] H  
)n&@`>vm  
Spt]<~  
九. 简化 =5QP'Qt{O  
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。 6JYVC>i  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 w?LDaSz\t  
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: MsL*\)*s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 aOr'OeG(=e  
  +-*/&|^等 F7r!zKXZ  
2. 返回引用。 0M^v%2 2  
  =,各种复合赋值等 xct{Tv[FO  
3. 返回固定类型。 y:>'1"2`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @! gJOy  
4. 原样返回。 Hi{1C"%  
  operator, (E.,kcAJ  
5. 返回解引用的类型。 rnV\O L  
  operator*(单目) }#3'72  
6. 返回地址。 <E`Ygac  
  operator&(单目) ,(  ?q  
7. 下表访问返回类型。 I2R" Y<  
  operator[] n M?mdb  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 HpD<NVu  
  operator<<和operator>> A_mVe\(*M  
$aFCe}3b<  
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。 >#Obhs|S{C  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: bQ3EBJT{P  
b?~%u+'3  
template < typename Left > O DLRzk(  
struct value_return }{(dG7G+  
  { 1oSrhUTy  
template < typename T > PqO PRf  
  struct result_1 v9t26>{~  
  { [1\k'5rp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !M&Qca2  
} ; N5SePA\ ,?  
*C*'J7  
template < typename T1, typename T2 > jM'kY|<g;  
  struct result_2 c9c_7g'q-  
  { >)&]Ss5J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; N`JkEd7TT  
} ; %%dQIlF  
} ; aU)NbESu  
ZB5:FtW4  
*QIlh""6  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #9a\Ab  
7t@r}rC,K  
下面我们来剥离functor中的operator() v|&Nh?r  
首先operator里面的代码全是下面的形式: hPP,D\#  
[]vt\I ;  
return l(t) op r(t) *&d>Vk."]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Nzo;j0 [  
return op l(t) %)|pUa&  
return op l(t1, t2) ey~5DY7  
return l(t) op Lcx)wof  
return l(t1, t2) op xxsax/h  
return l(t)[r(t)] 7l%]/`Y-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _Prh&Q1zs  
srh>" 2."  
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: nI_43rG:Uf  
单目: return f(l(t), r(t)); sr=~U q{g  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); gNsas:iGM  
双目: return f(l(t)); /mM#nS  
return f(l(t1, t2)); nF Mc'm  
下面就是f的实现,以operator/为例 d=q&% gqN  
M_+"RKp  
struct meta_divide w Bi'KS  
  { $hn=MOMc  
template < typename T1, typename T2 > j0XS12eM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Y2j>@  
  { R0l5"l*@+  
  return t1 / t2; TvbkvK  
} \%qzTk.&r  
} ; TspuZR@2  
su/!<y  
这个工作可以让宏来做: .}wVM`81z  
q, 8TOn  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ oV(|51(f  
template < typename T1, typename T2 > \ X4c|*U=4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; r}-si^fo;  
以后可以直接用 e#+u8LrN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) '\ MYC8"  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 sUCI+)cM3  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) >;$C@  
cIL I%W1  
A *$JF>`7  
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 &tAhRMa  
<K(qv^C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t+ ,'  
class unary_op : public Rettype Qcy /)4Hfg  
  { t==CdCl  
    Left l; Xiy9Oeq2uh  
public : <? Z[X{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \ r^#a  
*[P"2b#  
template < typename T > g[NmVY-o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8zMt&5jD  
      { ]f3[I3;K  
      return FuncType::execute(l(t)); W7F1o[  
    } $j+RUelFY  
9?jD90@ }  
    template < typename T1, typename T2 > |2$wJ$ I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V>$A\AWw  
      { VP7g::Ab  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); EDl*UG83G  
    } u["3| `C5  
} ; %`M IGi#  
wNk 0F7Ck  
9_h  V1:  
同样还可以申明一个binary_op _V.MmA  
IzuYkl}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8(6(,WwP}  
class binary_op : public Rettype <WHu</  
  { u n)YK  
    Left l; 3>~W_c9@  
Right r; Y#/mE!&  
public : Rz #&v  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~yGD("X  
#cnh ~O  
template < typename T > ($h`Y;4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vuNt+  
      { ;*H@E(g  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); D?Mj<||  
    } hR g?H  
/:+f5\"-b  
    template < typename T1, typename T2 > DV8b<)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +2KYtyI  
      { Ao0p=@Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~$WBcqo  
    } c\J?J>xz  
} ; !Qqi%  
eTeZ^G  
U '$W$()p  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 HGwSsoS  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Q{:5gh  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) c*k%r2'  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 (}#8$ )  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! S`\03(zDA  
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。。。 I1a>w=x!+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 XK";-7TZt  
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) InAx;2'A:  
下面是修改过的unary_op dr[sSBTY"  
?xRx|_}e  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > wm'a)B?  
class unary_op m\0Xh*  
  { tbH` VD"u  
Left l; zc`gm~@  
  -J06H&/k  
public : #Ns]l<  
]UMt  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} f*:DH4g }B  
|h7 d #V>  
template < typename T > 0E<xzYo  
  struct result_1 M zRliH8e  
  { `hVi!Q]*P  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; w|k?2 ?&  
} ; ~fht [S?@M  
S{0iPdUC  
template < typename T1, typename T2 > PX} ~  
  struct result_2 nB &[R  
  { z>6hK:27  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4GN  
} ; \Fs+H,S<  
ld7B!_b<  
template < typename T1, typename T2 > pkKcTY1Fx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gfW_S&&q  
  { UGb<&)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); YcmLc)a7  
} ~~B`\!n7  
t++ a  
template < typename T > F?Fs x)2k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N| N#-  
  { s2X<b `  
  return OpClass::execute(lt(t)); S#:yl>2  
} TpSv7kT]  
-r'/PbV0  
} ; Fcz}Gs4  
'bb *$T0=  
Xa xM$  
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 4pJ #fkc^  
好啦,现在才真正完美了。 Bn<1zg5  
现在在picker里面就可以这么添加了: O6[ 4=4L  
_1hiNh$  
template < typename Right > Bw{enf$vR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,bGYixIfYZ  
  { 8k0f&Cak=  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); QF74'  
} S=@bb$4-T  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 TOx >Z  
}<9IH%sgF  
] oMtqkiR  
XH`W(  
zgnZ72%  
十. bind z|k0${iu#  
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。 Wp |qv  
先来分析一下一段例子 z*w.A=r  
_X6@.sM/2  
TS Ev^u)3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j`o_Stbg  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }ZKG-~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 GL^84[f-T  
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。 #1z/rUh`Cr  
我们来写个简单的。  T1\@4x  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: O!U8"Yr$  
对于函数对象类的版本: `:Bm@eN  
7/969h^s  
template < typename Func > DfsPg':z  
struct functor_trait QSNPraT  
  { !j8 DCVb  
typedef typename Func::result_type result_type; A0l-H/l7  
} ; ; "K"S[  
对于无参数函数的版本: ?heg_ ~P  
!XqU'xxC  
template < typename Ret > buu /Nz$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,vh $G 7D  
  { _Oc(K "v  
typedef Ret result_type; _wp_y-"  
} ; EZee kxs  
对于单参数函数的版本: WZQ EBXs  
6g-Q  
template < typename Ret, typename V1 > /Pyj|!C3`q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > qGXY  
  { >|1$Pv?  
typedef Ret result_type; r?$ V;Z  
} ; QnTKo&|9  
对于双参数函数的版本: 4Nl3"@<$  
bP)( 4+t~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > RA$%3L[A!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > c2RQwtN|  
  { xh:A*ZI=7  
typedef Ret result_type; L&,&SDr  
} ; Z'!i"Jzq|{  
等等。。。 ?_t_rF(?6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy rT"3^,,  
R KXhD PA  
template < typename Func > >n"4M~I  
struct func_return [e f&|Pi-  
  { ^iqy|zNtn  
template < typename T > |*%i]@V=  
  struct result_1 + usB$=kJ  
  { gA:unsI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )&s9QBo{b  
} ; Mc9JFzp  
1'YUK"i  
template < typename T1, typename T2 > =1+/`w  
  struct result_2 X-y3CO:&@h  
  { c\le8C3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i?:#lbw_  
} ; -~Chf4?<4  
} ; t\XA JU  
dJF3]h Y  
1}Th@Vq  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 QJF_ "  
"DC L Z  
template < typename Func, typename aPicker > g-4j1yJV<  
class binder_1 JI[{n~bhGD  
  { z)ndj 1,#)  
Func fn; Sfa;;7W@R  
aPicker pk; jR2^n`D  
public : odTa 2$O  
.G-L/*&%  
template < typename T > <)a7Nrc\T  
  struct result_1 SajasjE!^1  
  { +n>p"+c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; QmC#1%@a  
} ;  c+upoM  
f7b6!R;z_  
template < typename T1, typename T2 > :X}fXgeL  
  struct result_2 qH4+i STnV  
  { t"nxny9&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7nPjeh  
} ; va2FgW`Bd+  
jct'B}@X(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} J -z <&9  
6>gm!6`  
template < typename T > GmH`ipi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Zd}12HFq  
  { &EhOSu  
  return fn(pk(t)); $/crb8-C  
} .aQ8I1~  
template < typename T1, typename T2 > .#}A/V.-Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CI1K:K AM  
  { _`lPLBr6  
  return fn(pk(t1, t2)); +xS<^;   
} ~NTKWRaR  
} ; Zg9VkL6Z6  
CT/>x3o  
5fy{!  
一目了然不是么? a$3] `  
最后实现bind quS]26wQz  
i1 c[Gk.o  
wpD}#LRfm  
template < typename Func, typename aPicker > Tm2+/qO,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Pa'N)s<  
  { Md&K#)9,(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Dxe]LES\]  
} |$C fm}  
1}~ZsrF  
2个以上参数的bind可以同理实现。 oDWNOw  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 3X#Cep20a  
>FS}{O2c  
十一. phoenix Rh%A^j@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: L]q%;u]8!  
P8[k1"c!  
for_each(v.begin(), v.end(), \A6 }=  
( _ BoA&Ism  
do_ ]:}7-;$V  
[ iD<}r?Z  
  cout << _1 <<   " , " sB!6"D5  
] :<v@xOzxx  
.while_( -- _1), YIF|8b\  
cout << var( " \n " ) aTkMg  
) M5 P3;  
);  81!gp7c  
+LlAGg]Z  
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: I#'yy7J  
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 DiskGq@T  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 c`/kx  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Mp(;PbVD  
';m;K (g  
iO"ZtkeNr  
template < typename Cond, typename Actor > @O|`r(le  
class do_while :jJ0 +Q  
  { ,u9 >c*Ss\  
Cond cd; })j N 8px  
Actor act; @ V_i%=go  
public : |d,bo/:  
template < typename T > 8\G"I  
  struct result_1 U,lO{J[T  
  { +1r><do;  
  typedef int result_type; TAq[g|N-;  
} ; B%5"B} nG  
`~D{]'j  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2Z?l,M~  
$&Z<4:Flc  
template < typename T > j8%Y[:~D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y,K> Wb9e  
  { gYloY=.Z$'  
  do gX| \O']6  
    { >vXS6`;  
  act(t); [ ~kS)  
  } 8tO.o\)h  
  while (cd(t)); q{+}0!o  
  return   0 ; L\R(//V  
} 4>/i,_&K K  
} ; lYey7tl{  
DPCQqV|7  
iba8G]2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4y!GFhMh  
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。 rxj#  
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。 `XM0Mm%  
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。 cYBjsN(!A|  
下面就是产生这个functor的类: 6!8uZ>u%Vg  
!r9rTS]  
?X Rl\V  
template < typename Actor > !}sF#  
class do_while_actor v5&W)F  
  { ge1U1o  
Actor act; (hh^?  
public : 9Q1w$t~Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Wz#ZkNO  
g`~;"%u7cn  
template < typename Cond > 2wa'WEx  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Io t c>!  
} ; D&pp <  
sXtt$HID=  
"'XYW\bI  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 h>p,r\X  
最后,是那个do_ m}]QP\  
MHGaf`7ro  
m-#]v}0A  
class do_while_invoker #V$sb1u  
  { HZjuL.Tj  
public : Lhrlz,1  
template < typename Actor > t^}"8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const y|NY,{:]  
  { W@i|=xS?  
  return do_while_actor < Actor > (act); MO|Pv j~[  
} ,@I\'os  
} do_; J(A+mYr{:  
KFy|,@NI  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $ e.Bz `  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 d[*NDMO  
最后来说说怎么处理break和continue :&LV^ A  
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。 "ZA`Lp;%w  
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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