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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^%l~|w  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7|4hs:4mD  
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, VeK^hz R^Z  
PhBdm'  
<YX)am'\y  
EH))%LY1y  
  class filler AffVah2o:  
  { bl@0+NiM  
public : P'f0KZL;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %zj;~W;qPH  
} ; _/;k ;$gDp  
fFP>$  
M`IiK+IoU  
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: [DrG;k?  
RDU,yTHq  
)9'eckt  
Kq!E<|yM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); k^3 ?Z2a  
6J. [9#  
i!8 o(!I  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 S~jl%]  
wn*<.s  
XrR@cDNx{  
R^zTgyr  
二. 战前分析 tY$ .(2Ua  
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。 XE8~R5  
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 yNp l0 d  
|lH~nU.*  
weQC9e~d{-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c\GJfsVk  
  /* --------------------------------------------- */ lK;/97Ze  
vector < int *> vp( 10 ); c%1 <O!c  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); dhl[JC~ _  
/* --------------------------------------------- */ ,arFR'u>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); qc^ u%  
/* --------------------------------------------- */ ]{0R0Gr94  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5G.A\`u%  
  /* --------------------------------------------- */ 2`4'Y.Qf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); pT Yq#9  
/* --------------------------------------------- */ ~doOt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;{b 1'  
GRpS^%8i@  
\ZdV|23  
J/(3: a>  
看了之后,我们可以思考一些问题: M$O}roOa  
1._1, _2是什么? @l3L_;6a  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 g Z3VT{  
2._1 = 1是在做什么? S<^*jheO5  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 1_vaSEov  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 #;. tVo I  
5=CLR  
i9}n\r0=c  
三. 动工 _2{i}L  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: M7vc/E}]n  
/|] %0B  
MsOO''o  
#W<D~C[I _  
template < typename T > `X?l`H;#  
class assignment =L~,HS(l,  
  { .v [8ie  
T value; k1y&' 3%  
public : eK\ O>  
assignment( const T & v) : value(v) {} <Q)6N!Tp^  
template < typename T2 > ,lm.~%}P*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } CFD& -tED&  
} ; Z[8{V  
1fRYXqx  
#p~tkQ:'1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 fx|$(D@9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment K1RTAFf /  
w2y{3O"p=  
qA:CV(Z  
#tG/{R  
  class holder m;o \.s  
  { N3E Qq~lX  
public : drT X  
template < typename T > ]5D?Sc#-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (PU0\bGA  
  { ry}CND(nB  
  return assignment < T > (t); 2vWJ|&|p  
} {>>ozB.  
} ; /Kb7#uq  
<x DD*u  
7dI+aJ  
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: l<)(iU  
l epR}  
  static holder _1; n5"rSgUtE  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MdT'xYomzQ  
"XMTj <D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); csT_!sI I  
而不用手动写一个函数对象。 oH!sJ&"#_  
-tZ2 N  
DIodQkF  
h";G vjy  
四. 问题分析 0iqa]Am  
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。 YMLo~j4J  
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。 =UA-&x@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 AS`0.RC-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i%>]$*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 My'M ~#kO,  
g"]%5Ow1  
五. 问题1:一致性 MzYTEe&-L  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| K,%H*1YKK  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 bG67TWY)  
]"q[hF*PM  
struct holder kvv-f9/-  
  { sIdo(`8$  
  // G+AD &EHV  
  template < typename T > }Y[Z`w  
T &   operator ()( const T & r) const yAR''>  
  { <M=U @  
  return (T & )r; EnA) Rz  
} 8dq{.B?  
} ; Ki}PO`s  
l/[@1(F  
这样的话assignment也必须相应改动: 6G7B&"&  
6#6Ve$Vl]  
template < typename Left, typename Right > P1 =bbMk  
class assignment Q[scmP^$^  
  { *RUB`tEL  
Left l; *fW&-ic  
Right r; 1gts=g.  
public : PHi'&)|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `da6}Vqj:  
template < typename T2 > j[m\;3Sp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [yL %+I  
} ; n_AW0i .  
D; H</5#Q  
同时,holder的operator=也需要改动: HD?z   
t*zve,?}  
template < typename T > 9fMg?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const vLD Ma>  
  { T,Cq;|g5E  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); e'(n ^_$nl  
} HI#}M|4n  
yfiRMN"2  
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。 je9[S_Z:Y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 qi`*4cas*A  
TgJx%  
return l(rhs) = r; @jN!j*Y H  
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。 oiJa1X  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: H.XD8qi3W  
4otB1{  
template < typename Tp > MG[?C2KA/  
class constant_t ] $$ciFM  
  { 'SY jEhvw  
  const Tp t; 8<0H(lj7_  
public : 4o9#B:N]J  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2$yKa5SaX  
template < typename T > s) u{A  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *W y0hnr;]  
  { /$\yAOA'y  
  return t; ~e{AgY)  
} Zg5@l3w  
} ; i pjl[  
^TVy :5Ag  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8xDS eXh;  
下面就可以修改holder的operator=了 FlOKTY   
Ko\m8\3?fK  
template < typename T > %FT F  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const DG O_fR5L  
  { ,(N&%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Ayc}uuu  
} jMcCu$i7  
yrR<F5xge  
同时也要修改assignment的operator() u Y V=  
g v&xC 6>  
template < typename T2 > SLSJn))@!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Yt++  ?  
现在代码看起来就很一致了。 ;Y?7|G97*S  
W!4GL>9m}A  
六. 问题2:链式操作 %N|7<n<S  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `XP]y=  
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。 $7jJV(B  
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。 g (ZeGNV8  
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。 mJc'oG-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2[[ pd&MJZ  
{O5;V/00}  
template < typename T > tB&D~M6[  
struct result_1 vs{i2!^  
  {  8y OzD  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; oPk2ac  
} ; 1oFU4+{ 4  
sw'20I  
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: Q6_!I42Y`  
~kS~v  
template < typename T > k^ B'W{  
struct   ref "@ Zy+zLU  
  { Kk!D|NKLC  
typedef T & reference;  F04`MY"  
} ;  kej@,8  
template < typename T > KOV^wSwS  
struct   ref < T &> -qs.'o ;2  
  { qe"5&cc1  
typedef T & reference; |m"2B]"@  
} ; uB 6`e!Q  
YCeE?S1gk3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $ZK4Ps -$  
b?CmKiM%  
template < typename T > 8/-GrdyE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const e3F)FTG&  
  { > 9JzYI^  
  return l(t) = r(t); HOsq _)K  
} :?RooJ~#  
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。 d{9rEB?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .J%}ROm  
Y%^&aacZ  
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 >H ic tH  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ah"2^x  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %ia/i :  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $$A{|4,aI  
最后的布局是: =k2+VI  
                Add @xtcjB9  
              /   \ +{]/ b%P  
            Divide   5 gEO#-tMjOQ  
            /   \ [9z<*@$-  
          _1     3 )}~k7bb}Y  
似乎一切都解决了?不。 .m;1V6  
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。 W5 fO1F  
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。 +m:U9K(\h  
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: \r324Bw>2  
n6O1\}YB  
template < typename Right > , j'=sDl  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const L;,Nh  
Right & rt) const s]5wzbFO  
  { fT[6Cw5w`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p % 3B^  
} +z>*m`}F  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <H}"xp)j0  
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。 ]o6yU#zn~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。 $SG^, !!&A  
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。 {8@?9Z9R{  
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。 .3{S6#  
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? un W{ZfEC  
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: /'TzHO9_`  
@r+ErFI  
template < class Action > S'Yg!KwX  
class picker : public Action X[j4V<4O  
  { L(`^T`  
public : D<L]'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 45/f}kvy  
  // all the operator overloaded |]+m<Dpyr2  
} ; ^T(l3r  
eU@yw1N  
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。 duXv [1  
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: BB--UM{7  
P%' bSx1  
template < typename Right > U+@yx>!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :Q+ rEjw+  
  { f:Nfw+/q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "}7K>|a  
} UQ'D-eK  
Y8m|f  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > C.8]~MP  
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。 $aE %W? \  
4mNL;O  
template < typename T >   struct picker_maker T-fW[][&$  
  { Vfg144FG'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6by5VESx  
} ; 9S=9m[#y'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^CZn<$  
  { [g=yuVXNZZ  
typedef picker < T > result; ORcl=Eo>  
} ; k/?+jb  
E`LML?   
下面总的结构就有了: 3t68cdFlz  
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。 J24UUZ9&$  
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。 !fzqpl\ze  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ll[U-v{  
至此链式操作完美实现。 +c}fDrr)  
.[= 0(NO  
lsJ'dS  
七. 问题3 q6H90Zb  
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。 \w^U<_zq  
W zy8  
template < typename T1, typename T2 > eoTOccb!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9Hlu%R  
  { .H7"nt^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j,EE`g&  
} :!g|0CF_  
wC@4`h\U  
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: c{|soc[#  
> ^n'  
template < typename T1, typename T2 > r A0[y  
struct result_2 [rqq*_eB  
  { (tyo4Tz1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?ohLcz  
} ; Gp; [WY\  
KkJcH U  
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? S U2`H7C*  
这个差事就留给了holder自己。 KM< M^l_Q  
    qi7dcn@d  
p_B,7@Jl  
template < int Order > +Nc|cj  
class holder; Zm&Zz^s  
template <> EJdq"6S  
class holder < 1 > 84)S0Y8w  
  { !G`w@E9M)  
public : t(p  
template < typename T > 6S"bW)O  
  struct result_1 UO<uG#FB  
  { wqA5GK>m2  
  typedef T & result; t~sW]<qjp  
} ; 1PLKcU  
template < typename T1, typename T2 > -Ah\a0z  
  struct result_2 XRP/E_4  
  { GlQ=M ) E  
  typedef T1 & result; (Clf]\_II  
} ; zrnc~I+  
template < typename T > e!eWwC9u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cpu+"/\  
  { "pMXTRb  
  return (T & )r; P,I3E?! j  
} R;I}#b cJ  
template < typename T1, typename T2 > Qbt fKn95  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const iLv"ZqGrw  
  { zs[t<`2  
  return (T1 & )r1; <XCH{Te1  
} b cz<t)  
} ; ]vKxgfF  
.(1=iL_3e  
template <> -W+dsZ Sv8  
class holder < 2 > nez5z:7F  
  { "=4=Q\0PT  
public : Q6Jb]>g\H  
template < typename T > t MA  
  struct result_1 *zz/U (9D  
  { r)U9u 0  
  typedef T & result; HV>|f'45  
} ; d{ OY  
template < typename T1, typename T2 > EMs$~CL4  
  struct result_2 ^9cqT2:t  
  { 4fP>;9[F  
  typedef T2 & result; ]6=cSs!  
} ; !ZSC"  
template < typename T > wx<5*8zP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const aASnk2DFd  
  { J0o U5d=3  
  return (T & )r; \?g)jY  
} xu& v(C9  
template < typename T1, typename T2 > w5qhKu!1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I>9rfmmTI  
  { \ZCc~muR  
  return (T2 & )r2; M}38uxP  
} |$bZO`^  
} ; joM98H@  
}o)GBWqHR  
U$0#j  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 b3Y9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: y6:=2(]w<p  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9dKrE_zK:  
7sHtJr  
return l(i, j) = r(i, j); T(ponLh  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3z ~zcQ^\  
y1k""75  
  return ( int & )i; Kj-:'jzW  
  return ( int & )j; b%|%Rek8  
最后执行i = j; XPWK"t0 1  
可见,参数被正确的选择了。 27,WP-qie  
_NqEhf:8  
A:NsDEt  
m[Zz(tL  
`$MO.K{  
八. 中期总结 [lyB@) 6.  
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: n"_EDb  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 A!iV iX &y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4(B,aU>y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor rBgLj,/`U/  
u!{P{C  
W.0dGUi*  
7 NJ1cQ-}t  
-Frx{3  
!>t |vgW  
九. 简化 ,Sz*]X  
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。 lza'l  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7%)4cHZ^$?  
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: CE*@CkC0z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 o*r\&!NIw  
  +-*/&|^等 UyK|KL  
2. 返回引用。 <R]?8L0{h  
  =,各种复合赋值等 *W# x#0j  
3. 返回固定类型。 npbNUKdz  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $?;aW^E  
4. 原样返回。 LD^V="d  
  operator, c&F"tLl  
5. 返回解引用的类型。 dw Aju:-H  
  operator*(单目) 3G5i+9Nt.L  
6. 返回地址。 G}f.fR Y  
  operator&(单目) -Ux/ Ug@  
7. 下表访问返回类型。 ZH~m%sA  
  operator[] 5=Gq d4&*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 qZA?M=NT?  
  operator<<和operator>> KvktC|~?  
Ld+}T"Z&M>  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 :5h&f  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3haY{CEr  
ot-!_w<  
template < typename Left > yuKfhg7  
struct value_return y;#p=,r  
  { { -<h5_h@  
template < typename T > ~u}[VP  
  struct result_1 0)9GkHVu(  
  { k)y0V:ZY]O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; pm<<!`w"  
} ; f9OVylm  
{WFYNEQ[  
template < typename T1, typename T2 > Rn-L:o@?  
  struct result_2 : <m0 GG  
  { Ig5J_Z^]b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; o+6Y/6Xp@  
} ; ab3" ?.3m  
} ; 7jEAhi!Cq(  
hQHV]xW  
^R K[-tVV  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [f- #pew  
<lv:mqV  
下面我们来剥离functor中的operator() 0]i#1Si~@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: L`];i8=I  
b/ ~&M+)  
return l(t) op r(t) _Se>X=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >I!dJH/gj  
return op l(t) Dr`A4LnqY  
return op l(t1, t2) 6=|Q>[K  
return l(t) op E/5w H/  
return l(t1, t2) op i,b>&V/Y$  
return l(t)[r(t)] ) c+ ZQq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] F>!fu.Ws  
|%b'L.$4  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: B4U+q|OD#  
单目: return f(l(t), r(t)); aD%")eP%&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); p?6w/n  
双目: return f(l(t)); 5n?fZ?6(  
return f(l(t1, t2)); AL,|%yup  
下面就是f的实现,以operator/为例 kdg Q -UN$  
J#'c+\B<2X  
struct meta_divide Z(.p=Wg  
  { b"{7f   
template < typename T1, typename T2 > ;QW)tv.y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |bB..b  
  { mezP"N=L~  
  return t1 / t2; `[Z?&'CRQ  
} W}JJaZR*X  
} ; >&Bg F*mm  
dHd{9ftyF  
这个工作可以让宏来做: <R_3; 5J%  
3}Uae#oy  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1xcx2L+R  
template < typename T1, typename T2 > \ =}_c=z?UY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; j3A+:KDn3n  
以后可以直接用 g[:5@fI#*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) d4A}BTs1  
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 /AW6XyMD _  
(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。。。) 3$WK%"%T  
[wIyW/+  
@Q TG  
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 l ^$$d8  
= `70]%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )3z.{.F  
class unary_op : public Rettype =:9n+7~$  
  { RI-whA8+  
    Left l; yh lZdF  
public : ou96 P<B  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} qlDLZ.  
M!mTNIj8~  
template < typename T > PP$Ig2Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n |.- :Zy  
      { ~hP[[?  
      return FuncType::execute(l(t)); y\)bxmC  
    } (7-K4j`   
.hZ =8y9  
    template < typename T1, typename T2 > 0D 0#*J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9Q].cDe[  
      { yvNYYp2r  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,CwhpW\Y  
    } H+_oK ]/  
} ; WV?iYX!  
bCA3w%,kM  
Cg)#B+  
同样还可以申明一个binary_op dv@6wp:  
r_ r+&4n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EYG&~a>L*  
class binary_op : public Rettype h'T\gF E%  
  { ^W#[6]S  
    Left l; ,gD30Pylz  
Right r; zM[WbB+"m  
public : C:gE   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zz02F+H$Y  
j>0S3P,  
template < typename T > Na3tK}x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C|z`hNp  
      { |%zhwDQ.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); MS,H12h  
    } "fz-h  
"D@m/l  
    template < typename T1, typename T2 > VO++(G)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Oi l>bv8  
      { 7_q"%xH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {"4t`dM  
    } <8-I:o]mF  
} ; ;zz"95X7  
kl2]#G(  
P`U5kNN  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 oHeo]<Fbv  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2evM|Dj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) AZ!G-73  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 rKi)VVkx_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ) e;F@o3  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 dqd Qt_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 T_YN^za(q  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) j:{<    
下面是修改过的unary_op E7*1QR{Q  
?&/9b)cS  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >@]E1Qfe  
class unary_op TD\QX2m  
  { DYzVV(_J"  
Left l; ^Ko0zz|R/  
  wl(}F^:/`  
public : )xTp7YnZ;  
_>3GNvS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %tQIKjsVaY  
o"'VI4  
template < typename T > |,}QhR  
  struct result_1 i<=@ 7W  
  { /a9+R)Al  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <_42h|-  
} ; ZO0_:T#Z  
|mci-ZT  
template < typename T1, typename T2 > qD`')=  
  struct result_2 Z.YsxbH3  
  { /B}]{bcp$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; QW~o+N~~  
} ; a?+) K  
_VY]  
template < typename T1, typename T2 > 45ct*w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3c-ve$8u~  
  { `o:)PTQNg  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 39k P)cD  
} @&h<jM{D  
%iJ6;V 4  
template < typename T > EE%OD~u&9#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !4*@H  
  { -B`;Sx  
  return OpClass::execute(lt(t)); xn6E f"  
} ,QKG$F  
,pAMQ5  
} ; av`b8cGg  
x`B :M7+\  
.X:{s,@  
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 ef53~x  
好啦,现在才真正完美了。 BE3~f6 `  
现在在picker里面就可以这么添加了: n.7 $*9)#  
`5!7Il  
template < typename Right > jh g!K.A  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const zIdQ^vm8Q  
  { }i/{8Ou W  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ngdVRJL  
} 2\s-4H| q  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 c 6?5?_ne  
)hQ`l d7B  
+<3tv&"  
L(8Q%oX%o  
Zr$PSp}  
十. bind MhJ`>.z1  
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。 A\SbuRty  
先来分析一下一段例子 65<p:  
Sfvi|kZX  
@j^qT-0M  
int foo( int x, int y) { return x - y;} b!`:|!7r'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Q |l93Rb`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1) @Wcc.  
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。 u |f h!-  
我们来写个简单的。 Hq%`DWus\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Dnd  
对于函数对象类的版本: (:hPT-1  
sAnH\AFm  
template < typename Func > ?=PQQx2_*u  
struct functor_trait sL!6-[N  
  { ;>CmVC'/  
typedef typename Func::result_type result_type; !\"C<*5  
} ; %K%8 ~B  
对于无参数函数的版本: D|+H!f{k  
6.By)L  
template < typename Ret > gbI0?G6XN/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,:,c kul  
  { ^pg5o)M  
typedef Ret result_type;  w[VWk  
} ; #G]s.by('  
对于单参数函数的版本: }}Q|O]e  
TuX#;!p6  
template < typename Ret, typename V1 > 2 3>lE}^G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~ xXB !K~C  
  { 5))?,YkrrI  
typedef Ret result_type; k:d'aP3  
} ; ^:DlrI$  
对于双参数函数的版本: @9QHv  
}~A-ELe:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ); $~/H4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > al" 1T-  
  { !'PPj_Hp]  
typedef Ret result_type; @YT=-  
} ; 4>, <b1Y  
等等。。。  Q.cxen  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (j cLzq  
u}u2{pO!  
template < typename Func > (]iw#m{  
struct func_return rT"8e*LT  
  { E=7" };  
template < typename T > 8LiRZ"  
  struct result_1 O >'o;0  
  { Ujw ^j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a+J :1'  
} ; ){gOb  
)"f>cYF  
template < typename T1, typename T2 > w8@ Ok_fj  
  struct result_2 <H#D/?n5  
  { <QszmE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O9g{XhMv>f  
} ; FUHa"$Bg  
} ; %PyU3  
qWr`cO~hc  
v[HxO?x^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {;z3$/JB  
s7&% _!4  
template < typename Func, typename aPicker > m ;[z)-&"  
class binder_1 hJaqW'S  
  { ?VReKv1\  
Func fn; @.MM-  
aPicker pk; GO`X KE  
public :  V+(  
GJ?rqmbL  
template < typename T > Lmj?V1% V  
  struct result_1 #7'ww*+  
  { M*0&3Y Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }g(aZ  
} ; ( 4b&}46  
M@csB.'  
template < typename T1, typename T2 > S _#UEf  
  struct result_2 %s<7|,  
  { @NX^__ sa  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |nocz]yU$  
} ; 8/=[mYn`-  
@*_#zU#g  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} e2Xx7*vS  
eW\_9E)cY  
template < typename T > yhUc]6`V.H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -6)ywq^{z  
  { [i&z_e)  
  return fn(pk(t)); (U-p&q>z  
} 8f29Hj+  
template < typename T1, typename T2 > J"[OH,/_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =XoNk1  
  { =U@*adgw  
  return fn(pk(t1, t2)); LzgD#Kz  
} a^sR?.+3  
} ; }KZ/>Z;^  
uw]e$,x?  
vqL{~tR  
一目了然不是么? 6"%[s@C  
最后实现bind R[#5E|` `9  
;z%& 3u/  
iY( hGlV  
template < typename Func, typename aPicker > s?_b[B d  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2RM1-j ($  
  { HWe.|fH:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); rJNf&x%6  
} Q/0}AQO  
OFUN hbg  
2个以上参数的bind可以同理实现。 sCnZ\C@u  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Z{ p;J^:  
iJsw:Nc  
十一. phoenix h` n>6I  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: AM Rj N;  
` D4J9;|;]  
for_each(v.begin(), v.end(), m"v` E7G  
( t_j.@|/FZ  
do_ r#{lpF,3Ib  
[ 4NEk#n  
  cout << _1 <<   " , " WUqAPN  
] }1$8)zH  
.while_( -- _1), {= z%( '^  
cout << var( " \n " ) $G=\i>R.  
) ,U<Ku*}B  
); v}cm-_*v  
+rql7D0st  
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: DO %YOv  
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 |\}f)Xp-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 oxad}Y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: NZ.aI{  
bz>#}P=58G  
X^@d@xU4v  
template < typename Cond, typename Actor > DPe`C%Oc1  
class do_while ^Jkj/n'  
  { n_c0=YH  
Cond cd; w=f8UtY9@A  
Actor act; c=| a\\  
public : p=r{ODw#3  
template < typename T > =h&^X>!  
  struct result_1 1r.q]^Pq~  
  { Dxu )by  
  typedef int result_type; 1}'Jbj"/  
} ; 2.:b   
bqLv81V  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} X0=R @_KY  
")o.x7~N  
template < typename T > [jLx}\]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rAQ^:q  
  { |%M%j'9  
  do 0\ gE^=o[  
    { |Z "h q  
  act(t); v=W%|iZ  
  } lL83LhE}<  
  while (cd(t)); Rdv"Aj:  
  return   0 ; m1`ln5(R  
} XM_S"  
} ; hpw;w}m  
iu:e>r  
$[1 M2>[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _e-a>y  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 t71 0sWh{  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 1-b,X]i  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ho:,~ A;k  
下面就是产生这个functor的类: "iKK &%W  
'i@Y #F%D  
v=L^jw  
template < typename Actor > .II'W3Fr  
class do_while_actor ?c43cYb  
  { *]H ./a:1  
Actor act; Nls|R  
public : ~7Jc;y&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8>epKFEg  
jwE<}y I  
template < typename Cond > b>waxQxjS  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &2c?g1%  
} ; BzgDhDj  
^y h  
UkGUxQ,GU  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 W*_ifZ0s.  
最后,是那个do_ .lE"N1  
(*M(gM{;  
\^YJs?  
class do_while_invoker lc'Jn$O@  
  { ]V9\4#I4  
public : CE+\|5u W  
template < typename Actor > N,;Bl&EU  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `@:^(sMo  
  { )X7ZX#ttH  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5ax/jd~}  
} \dCdyl6V  
} do_; =izB :  
a(<nk5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _ Fer-nQ2R  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 d:j$!@o  
最后来说说怎么处理break和continue Ml)WY#7  
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。 Lu<'A4Q1  
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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