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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;UWdT]>!?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 M#|TQa N  
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, uF^+}Y ZT  
(bT\HW%m  
<o]tW4\(R  
qc`_&!*D  
  class filler x b_C1n  
  { %b!p{p  
public : nFB;!r  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {) .=G  
} ; ?Z14l0iZ%d  
c/x(v=LW  
H-rf?R2  
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: h.7 1O"N  
%9zcc)cP  
-)$)<k  
_6(zG.Fg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); zD?$O7 |ZK  
&Owt:R)9~  
pCC0:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 zBoU;d%p>  
p 3_Q  
WQ*$y3%  
gVI*`$  
二. 战前分析 "1[N;|xa  
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。 =ecv;uu2  
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 \Xkx`C  
(JM4W "7'  
D!X{9q}S1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U2bb|6j  
  /* --------------------------------------------- */ e EU :  
vector < int *> vp( 10 ); 4 5Ql7~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |MBnRR  
/* --------------------------------------------- */ &O%Kj8)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4 bJ3uIP#  
/* --------------------------------------------- */ VyI%^S ]sS  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); kQH!`-n:T  
  /* --------------------------------------------- */ F*NIs:3;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); f5yd2wKy6  
/* --------------------------------------------- */ gZPJZN/cpz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); U5"F1CaW~  
C&;'Pw9H  
*wSl~J|ZM%  
cw^FOV*  
看了之后,我们可以思考一些问题: ae^xuM?7  
1._1, _2是什么? P/ y-K0u  
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。 yx}:Sgv%  
2._1 = 1是在做什么? -(59F  
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。 pr m  
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。 SS`\,%aog  
s@ q54  
@lJGdp  
三. 动工 a1}W2;W0]g  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: qQom=x  
"Srp/g]a  
cX&c%~  
Ti'O 2k  
template < typename T > R4v=i)A~Z  
class assignment '@W72ML.  
  { I@z{G r  
T value; Y0b.utR&  
public : Og&2,`Jb  
assignment( const T & v) : value(v) {} /qp`xJ  
template < typename T2 > tl4;2m3w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ML'R[~|  
} ; J[B8sa  
h?R-t*G?  
Dho~6K }"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %\^x3wP&o\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment c^=:]^  
'Gc6ZSLM  
e)iVX<qb  
# I<G:)  
  class holder pkT a^I  
  { wj?f r?  
public : 7 yi>G  
template < typename T > `hfwZ*s  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const JRNyvG>j  
  { ~pw_*AN  
  return assignment < T > (t); )Q\;N C=4  
} lz>5bR'  
} ; \twlHj4  
'6aH*B:}*;  
X%gJ, c(4  
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: dk.da&P  
eHjR/MMr_  
  static holder _1; Y6CadC  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 H(g&+Wcu=  
xE9s=}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9~4Kbmr>q  
而不用手动写一个函数对象。 =DqGm]tA  
aE;!mod  
(V+(\<M  
N-NwGD{  
四. 问题分析 A]n !d}?  
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。 crmnh4-  
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。 Vk-_v5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 aN7u j  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 K'71uW>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~#-`Qh  
?+TD2~rD(  
五. 问题1:一致性 )pzXC  
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?| U} g%`<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3 $RII -}>  
!Q?4sAB  
struct holder cJty4m-  
  { W6*(Y  
  // A#p@`|H#B  
  template < typename T > 8m 9G^s`[  
T &   operator ()( const T & r) const 3;Xs`dk  
  { ^yb_aCw  
  return (T & )r; ~ PPGU1  
} |e\:0O?  
} ; RJ-CWt [LG  
me9RnPe:  
这样的话assignment也必须相应改动: |, :(3Ml  
q`{.2yV  
template < typename Left, typename Right > 3 C[ ;2  
class assignment |l ~ADEg  
  { EZ=M^0=Hpf  
Left l; x r=f9?%R  
Right r; 1ri#hm0x\  
public : J 5\> 8I,a  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B 51LZP  
template < typename T2 > bb<Vh2b>R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  ,cB`j7p(  
} ; Z uE 0'9  
PJ_|=bn  
同时,holder的operator=也需要改动: Sj*H4ZHD<&  
s}A]lY  
template < typename T > InDR\=o  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %W c-.E R  
  { 7X.1QSuE  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _l  Jj6=  
} K}zw%!ex  
Lf,gS*Tg?  
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。 <>R7G)w F  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Tu"yoF  
2<'gX>TW  
return l(rhs) = r; ' ZB%McS  
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。 Hnaq+ _]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: v:+se6HY?p  
RXP"v-  
template < typename Tp > }%}eyLm(  
class constant_t ^hgpeu   
  { E^qKkl  
  const Tp t;  'dg OE  
public : R:fu n ,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 4Pt0^;H&jn  
template < typename T > ^=@%@mR/[C  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @3G3l|~>  
  { oDRNM^gz  
  return t; < /}[x2w?]  
} =*'` \}];"  
} ; ) HmpVH  
H@6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 b1^MX).vH  
下面就可以修改holder的operator=了 &oR&NKk  
M5q7` }>G  
template < typename T > 59)PJ0E  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ik]UzB  
  { sI.Ezuw  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~vt8|OOo0  
} >sP;B5S  
^WRr "3  
同时也要修改assignment的operator() fu|I(^NV  
KSexG:Xb  
template < typename T2 > +Gjy%JFp  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ](O!6_'d  
现在代码看起来就很一致了。 1\3n   
y<gmp  
六. 问题2:链式操作 Q[k}_1sWs$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |5W u0T  
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。 SAqX[c  
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。 #\"5:.H Oz  
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。 U2h?l `nP  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4A*' 0!H  
)cvC9gt  
template < typename T > @-W)(9kZ|  
struct result_1 -PX {W)Aw  
  { y)=Xo7j  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )UxF lp;\  
} ; ;Z8K3p  
HID;~Ne  
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: eQNYfWR  
f6z[k_lLN  
template < typename T > Dl7#h,GTc<  
struct   ref _|#)tWy}  
  { @NNN&%  
typedef T & reference; 3n,F5?! m  
} ; Q2+e`  
template < typename T > =XqmFr;h  
struct   ref < T &> 9iGJYMWf  
  { khyV uWN  
typedef T & reference; e\)PGjSI  
} ; HtXzMSGo7  
hnyZXk1|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: B>JRta;hj  
RCsd  
template < typename T > uv Z!3UH.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const r% qgLP{v  
  { cm-! 6'`  
  return l(t) = r(t); 4Sw)IU~K(  
} L-q.Q  
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。 &t`l,]PQ=6  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Id9hC<8$dq  
k|&@xEbS  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ':J[KWuV  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -MeGJX:^I  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 yV_aza  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 n)[{nkS6[  
最后的布局是: rry 33  
                Add meE&, {  
              /   \ )$Mgp *?  
            Divide   5 =%p0r z|b  
            /   \ %[5hTf  
          _1     3 va| 1N/&  
似乎一切都解决了?不。 cbNrto9  
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。 IL&Mf9m  
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"1}"ex#  
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: y&UcTE2;%(  
%r?Y!=0  
template < typename Right > M2{{B ^*$6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0]fzjiaGt  
Right & rt) const H W)> `  
  { 7$Jb"s  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A+_361KH  
} =:uK$>[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 bU7n1pzW,o  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 :!n_a*.{  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 j!F5gP-l  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 b:SjJA,HM  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 GU([A@;  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ~ep-XO  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: TY"8.vd  
iP)`yB5`  
template < class Action > VG_ PBG(  
class picker : public Action fp^{612O?  
  { ;p)RMRMg  
public : )[oegfnn-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} UP'~D]J  
  // all the operator overloaded ibAZ=RD  
} ; AY<(`J{  
rO[cm}  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 H|JPqBNRh  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: }OL?k/w  
r$T\@oTL  
template < typename Right > piULIZ0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const I&vD >a5#  
  { D<U^FT  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @G,pM: t  
} \MI2^J N  
Xt} 4B#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > uGt}Hn  
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。 fqpbsM;M]  
3b{ 7Z 2  
template < typename T >   struct picker_maker u a%@Ay1|  
  { ut j7"{'k|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =>3wI'I  
} ; `xv2,Z9<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > RGg=dN  
  { E mG':K(  
typedef picker < T > result; F \0>/  
} ; O2{~Q{p  
)SU\s+"M  
下面总的结构就有了: #K#BNpG|  
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。 03p D<  
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。 G`D rY;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )+7|_7 !x  
至此链式操作完美实现。 R5Pk>-KF  
8FT]B/^&m  
05>mRqVL  
七. 问题3 \3"jW1Wb  
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。 wE3L,yx=  
c V$an  
template < typename T1, typename T2 > ]y0bgKTK  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eR3v=Q  
  { &u+l`F^Z  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =y^`yv 3  
} =Gv*yR*]t  
v*";A  
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: |l CS^bA3  
cs lZ;  
template < typename T1, typename T2 > mO=A50_&,Q  
struct result_2 CP'b,}Dd?I  
  { VQ"Z3L3-4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~] &yHzp2  
} ; )-\C{>  
K<rv|bJ  
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? : E`78  
这个差事就留给了holder自己。 $fCKK&Wy  
    J Bgq2  
a,|Hn  
template < int Order > <78*-Ob  
class holder; f\;w(_  
template <> $l $p|  
class holder < 1 > v,'k 2H  
  { Q7.jSL6  
public : `# U<'$  
template < typename T > EQWRfx?d  
  struct result_1 w}]BJ<C  
  { z:a7)z  
  typedef T & result; 9^u}~e #(  
} ; sWmqx$  
template < typename T1, typename T2 > tQ *?L  
  struct result_2 GrUpATIx  
  { Mkh/+f4  
  typedef T1 & result; CcTdLq  
} ; NCdDG  
template < typename T > j0=F__H#@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d"yJ0F  
  { &OlX CxH  
  return (T & )r; >V?W_oM)  
} -^)<FY\  
template < typename T1, typename T2 > `_f&T}]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 25f[s.pv8  
  { R4X9g\KpAt  
  return (T1 & )r1; |}2/:f#Iz*  
}  ,)uW`7  
} ; /6rQ.+|).  
>k ==7#P  
template <> ce;$)Ff\  
class holder < 2 > Oq$-*N  
  { ^q_wtuQ  
public : QLU <%w:B  
template < typename T > S\]9mHJI  
  struct result_1 ,Ne9x\F  
  { <"K2t Tg.  
  typedef T & result; u$CN$ynS  
} ; n*ROlCxV  
template < typename T1, typename T2 > Yecdw'BW?  
  struct result_2 CDF;cM"td  
  { E2 FnC}#W  
  typedef T2 & result; ePZ Ai"k  
} ; "Bv V89  
template < typename T > }Ml BmD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <2oMk#Ng^  
  { A9g/At_  
  return (T & )r; "N ">RjJ"  
} {0lu>?<  
template < typename T1, typename T2 > HY eCq9S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ps?su`  
  { t*; KxQ+'?  
  return (T2 & )r2; N p*T[J  
} $9j>oUG  
} ; Nmd{C(^o  
Pwj|]0Y@  
Q=>5@sZB  
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> >。 6&5D4 V  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `mW~{)x  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E<}sGzMc  
*zN~x(0{E  
return l(i, j) = r(i, j); <KK.f9^o(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9D &vxKE  
~QlF(@u e  
  return ( int & )i; Qd\='*:!  
  return ( int & )j; CS(XN>N  
最后执行i = j; ?{}P#sn  
可见,参数被正确的选择了。 =-~))!(  
{}8C/4iP  
g\q4-  
$j(d`@.DN~  
SUIJ{!F/  
八. 中期总结 y$bY 8L  
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: z. X hE \  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 D vvi)/<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Z*f%R\u  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bcvm]aPu  
CbW[_\  
[&4+ <Nl'  
'_V9FWDZ  
ra6\+M~}e  
/;w(sU  
九. 简化 %o4v} mzV  
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。 AX%}ip[PC  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 E3Y0@r  
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: v0!|TI3s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !hM`Oe`S  
  +-*/&|^等 ;-JFb$m  
2. 返回引用。 !ht2*8$lQ  
  =,各种复合赋值等 G u_\ySV/y  
3. 返回固定类型。 &*'^uCna  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Fbu4GRgJ3  
4. 原样返回。 Mh2b!B  
  operator, =H8FV09x}  
5. 返回解引用的类型。 4h_YVG]ur  
  operator*(单目) =n ,1*  
6. 返回地址。 !W8=\:D[  
  operator&(单目) szhSI  
7. 下表访问返回类型。 DZ\ '7%c  
  operator[] wu eDedz\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 n{<}<SVY  
  operator<<和operator>> y\uBVa<B  
 K> 4w  
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。 +ctU7 rVy  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ) 3"!Q+  
LxGD=b  
template < typename Left > ME0u|_dPjz  
struct value_return )=()  
  { ]|PTZ1?j  
template < typename T > $#+D:W)az  
  struct result_1 7g]mrI@  
  { (yi zM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; P*?|E@;s`  
} ; WA1d8nl  
spm)X-[1  
template < typename T1, typename T2 > ,j`48S@  
  struct result_2 ) 9 2(C  
  { 4H,c;g=!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; D@9 +yu=S  
} ; h%$^s0w  
} ; 1goRO  
OomC%9/=,  
F(."nUrf  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $z*"@  
axt;}8  
下面我们来剥离functor中的operator() o+x! (  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ssz;d&93  
"P@ SR`v#  
return l(t) op r(t) w0Nm.=I-   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,D*bLXWh  
return op l(t) r<n:o7  
return op l(t1, t2) Ns1n|^9  
return l(t) op EATVce]T  
return l(t1, t2) op cf$ hIB)Oi  
return l(t)[r(t)] /3rNX}tOMH  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2jC:uk  
ogQfzk  
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: v X6JjE!  
单目: return f(l(t), r(t)); &PL=nI\)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Rh)XYCM  
双目: return f(l(t)); y;fF|t<y  
return f(l(t1, t2)); hx;kNcPbI  
下面就是f的实现,以operator/为例 XC~"T6F  
1aIGC9xQ`  
struct meta_divide 4 FZR }e\  
  { Q>+rjN;  
template < typename T1, typename T2 > k'|yUJ,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]g;+7  
  { b(R.&X  
  return t1 / t2; ko[d axUB  
} =hb)e}l  
} ; fPKpV`Hr3  
U`EOun ,  
这个工作可以让宏来做: dL+yd0 b*  
ZAy/u@qt  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ WxO+cB+?  
template < typename T1, typename T2 > \ X>uLGr>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |O>e=HC#q8  
以后可以直接用 d7r!<u&/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +FadOx7X$  
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 yv]|Ce@8A  
(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。。。) cMT:Ij];  
MK/8<i<.  
e~(e&4pb  
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 !idVF!xG  
:7.k E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !lFNG:&`  
class unary_op : public Rettype 8'zl\:@N  
  { O/Hj-u6&A  
    Left l; Ad-5Zn c5  
public : vdgK3I  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Pf%I6bVN9  
Zazs".  
template < typename T > ^ swj!da  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h x5M)8#+  
      { eHs38X  
      return FuncType::execute(l(t)); T{^mh(3/"  
    } Qb)c>r  
~/JS_>e#6P  
    template < typename T1, typename T2 > gfIS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z&iW1  
      { YuVlD/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); AhA&=l i;  
    } +HUy,@^ Pa  
} ; B/@LE{qUn  
XgnNYy6W  
LprGsqr:  
同样还可以申明一个binary_op 3w |5%`  
)7+z/y+[n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hO3 q|SL  
class binary_op : public Rettype $)KODI>|  
  { YRBJ(v"9  
    Left l; mejNa(D ^  
Right r; ~4FzA,,  
public : wL:7G  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g| 3bM  
sxRKWM@4  
template < typename T > GJQ>VI2cY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fDW:|%{Y,  
      { :tnW ivrwR  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); k\SqDmv  
    } UNiK6h_%  
:5j+^/   
    template < typename T1, typename T2 > ZQKo ]Kdr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JM/\n 4ea:  
      { &0bq3JGW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); d6[' [dG  
    } zvq}7,  
} ; OS<GAA0  
6m]?*k1HC  
w[ 3a^  
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 t&w.Wc X)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |1A0YjOD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) DHeZi3&i  
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。 EHhc2^e  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! j8 2w 3  
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。。。 SYsO>`/ )  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 . IY@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) EyU6^  
下面是修改过的unary_op Vfk"}k/do  
J[Mj8ee#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ev3'EA~`  
class unary_op C:^ :^y  
  { $]};EI#  
Left l; SKNHLE}  
  I9xu3izAmR  
public : (b[=~Nh'  
owA8hGF  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} C<9GdN  
+p jB/#4  
template < typename T > J> ,w},`  
  struct result_1 VrfEa d  
  { $iy!:Did  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /&47qU4PJ  
} ; wVI_SQ<8V  
4B[pQlg  
template < typename T1, typename T2 > +eH`mI0f  
  struct result_2 n<FUaR>q}  
  { ZQ`4'|"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V6c8o2G;+  
} ; ) ] Ro  
jxm#4  
template < typename T1, typename T2 > u0k'Jh]K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HfH_jnR*  
  { 9SA%'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %rrD+  
} %WR"qd&HSh  
bw/mF5AsW  
template < typename T > qHyOaK Md  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z{l`X#':  
  { `# !>}/m  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9$9a BW  
} "x;FE<I  
~(tt.l#  
} ; Uy|!f]"?  
Uj 4HVd  
1uKIO{d @  
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 t(PA+~sIp  
好啦,现在才真正完美了。 CXz9bhn<4  
现在在picker里面就可以这么添加了: FcZ)^RQ4G  
reYIF*  
template < typename Right > !@ P{s'<:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const FxK!h.C.  
  { 'ta&qp  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); bW/T}FN D  
} 7 u Q +]d  
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。 Syl9j]  
|=VWE>g  
Df2$2VU  
^e_uprZWm  
QALr   
十. bind ,+OVRc  
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。 wKfq'W{  
先来分析一下一段例子 xqlnHf<G  
]xb2W~  
e~># M $  
int foo( int x, int y) { return x - y;} r+#g  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]Y->EME:W  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :TKx>~`  
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。 XrMw$_0)  
我们来写个简单的。 K+L9cv4 |*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +G!# /u1  
对于函数对象类的版本: !J{[XT  
/?Y4C)G  
template < typename Func > `e7vSp  
struct functor_trait %M8Q6  
  { 6kR3[]:16v  
typedef typename Func::result_type result_type; Dh#5-Kf%  
} ; H0lW gJmi|  
对于无参数函数的版本: OU]"uV<(  
>bhF{*t#;y  
template < typename Ret > h?4EVOx+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > TL$w~dY  
  { `RURC"  
typedef Ret result_type; &E!m(|6?+  
} ; $5\sV48f  
对于单参数函数的版本: ~K|ha26W  
bYhG`1,$-a  
template < typename Ret, typename V1 > Y![ i=/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > N 5{w  
  { \>.[QQVI"l  
typedef Ret result_type; V5 9Vf[i|  
} ; `s=Z{bw  
对于双参数函数的版本: *h5L1Eq  
*N{k#d/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Sc}Rs  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x|^p9m"=%  
  { YReI|{O$c  
typedef Ret result_type; &h6 `hP_  
} ; |L}tAS`8  
等等。。。 uz3 ?c6b  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy , :KJ({wM  
%|R]nB  
template < typename Func > }+u<w{-7/  
struct func_return [(8s\>T  
  { <5FGL96  
template < typename T > CL(D&8v8~  
  struct result_1 ||7x51-yj  
  { ?f:0GE7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?e+y7K}"]  
} ; [V;u7Z\r-  
W5Jb5  
template < typename T1, typename T2 > $ Grk{]nT  
  struct result_2 I>-1kFma;  
  { .ubZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Lke!VS!P&  
} ; 2*n~r  
} ; Z%I 'sWOd  
pOl6x iMx  
*Kq;xM6Ck  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2`FDY3n  
g~=- ,j|  
template < typename Func, typename aPicker > j&8G tE1b  
class binder_1 Ck/w:i@>?  
  { 4VsttT  
Func fn; 'XYjo&w  
aPicker pk; )7E7K%:b,  
public : (CYQ>)a  
E( *CEW.V*  
template < typename T > =|^R<#%/  
  struct result_1 ~Hx>yn94e  
  { KYg'=({x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Kj4L PG  
} ; Yfz`or\@=  
^8?px&B y:  
template < typename T1, typename T2 > RO'b)J:j9  
  struct result_2 ;__k*<+{.  
  { k&u5`F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k$7Kz"  
} ; Mt~2&$>  
pYUQSsqC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} uSxldc  
\x8'K  
template < typename T > zx?|5=+!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x IL]Y7HWM  
  {  Qk.[#  
  return fn(pk(t)); 9!Fg1 h=  
} I "R<XX  
template < typename T1, typename T2 > d=g,s[FMm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !(j<Y0xo:  
  { =C^4nP-  
  return fn(pk(t1, t2)); P}!pmg6V  
} 9wC='  
} ; u*7>0o|H:  
i>pUTT _[  
mJVru0  
一目了然不是么? ]qk`Yi  
最后实现bind a5`9mR)Y$'  
p%\&M bA  
eFQz G+/  
template < typename Func, typename aPicker > wu} Zu  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %=vU Z4  
  { iVM% ]\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )Tn(!.  
} M=5hp&=  
\@ N[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3X`N~_+  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 2P|j<~JS  
S'IQbHz*  
十一. phoenix 5~i}!n  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3#`Sk`z<  
Te>m9Pav  
for_each(v.begin(), v.end(), sA,2gbW  
( PiNf;b^9  
do_ =cx_3gCr{  
[ J p0j  
  cout << _1 <<   " , " |1+ mHp  
] rGQ([e  
.while_( -- _1), U)('}u=b  
cout << var( " \n " ) YJZ`Clp?  
) AnBD~h h  
); +3R/g@n  
_U~~[I  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: YE-}1&8  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor lygv#s-T  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 q9$K.=_5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (^)(#CxO  
u$(XZ;Jg  
j3'SM#X  
template < typename Cond, typename Actor > CE I.*Iywu  
class do_while MeO2 cy!5q  
  { p$XvVzW#<  
Cond cd; 0P4g6t}e  
Actor act; N8{ 8 a  
public : )gxZ &n6  
template < typename T > }};AV)}J  
  struct result_1 R, U YwI  
  { 7)x 788Z6  
  typedef int result_type; W ;P8'_2Y  
} ; G=KXA'R)1.  
TJ0;xn6o  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >ZnnGX6$(  
N >];xb>  
template < typename T > qoC<qn{.a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8+&Da  
  { D [K!xq  
  do edfb7prfTl  
    { mf gUf  
  act(t); lnrs4s Km  
  } =n_>7@9l  
  while (cd(t)); &^F'ME  
  return   0 ; -EWC3,3  
} 4FJA+  
} ; )H*BTfmt  
G;^,T/q47  
N9PEn[t@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). yO J|t#  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 j =PM]  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 :i o[9B [  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 >q1rdq  
下面就是产生这个functor的类: Y]"lcr}  
tAS[T9B  
-N1X=4/fg  
template < typename Actor > {6>:= ?7]R  
class do_while_actor Pt7yYl&n7^  
  { v}uzUY  
Actor act; cnU()pd  
public : !/E N  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} n,b6|Y0  
vF'Y; M  
template < typename Cond > hJ*#t<.<P;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >d^DN;p  
} ; eY'RDQa  
'F^"+Xi  
#UqE %g`J  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2;ac&j1  
最后,是那个do_ &MJ`rj[%  
J!5&Nc  
#} `pj}tQ  
class do_while_invoker D4U<Rn6N_5  
  { X GDJCN  
public : G8Zl[8  
template < typename Actor > s'k} .}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  y7.oy"  
  { ,TQ;DxB}=E  
  return do_while_actor < Actor > (act); g"X!&$ &  
} O7zj8  
} do_; ?q}:ojrs1  
\|C~VU@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {:`XhPS<B  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~{{@m]P  
最后来说说怎么处理break和continue C9nCSbGMY{  
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。 y:R+;91  
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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