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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [JY1|N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5IPZ;  
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, $dp;$X3  
.ZB(!v/2  
QD}'2{M!  
v?U;o&L(  
  class filler i'$V'x'k  
  { 5)rMoYn25  
public : #xMl<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  / >Z`?  
} ; v^=Po6S[{+  
BP6|^Q  
k-$5H~(PZ  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: LtxeT .  
/7nircXj@  
\=O['#  
tR,&|?0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;w/|5 ;{A;  
NT^m.o~4  
._uXK[c7P  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 NEpomE(>x  
B J0P1vh6M  
}'y=JV>l  
\Tc<27-  
二. 战前分析   pE<@  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 _7h:NLd  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 g8JO/s5xV  
7Z#r9Vr  
o~vUqj?BA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H}R/_5g  
  /* --------------------------------------------- */ fq@r6\TI  
vector < int *> vp( 10 ); :/c40:[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); DcO$&)Eb  
/* --------------------------------------------- */ }-ly'4=l  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); L*Gk1'  
/* --------------------------------------------- */ <}@*i  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); XA&Vtgu  
  /* --------------------------------------------- */ 6`tc]a"#Zb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Rd?8LLz  
/* --------------------------------------------- */ s\)0f_I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6%hr]>L  
7wivu*0  
Y;X_E7U  
4@b~)av)  
看了之后,我们可以思考一些问题: <}G*/ z?/  
1._1, _2是什么? 0%Y8M` ~s7  
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。 +:a#+]g  
2._1 = 1是在做什么? 1%v!8$  
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。 PJ-EQ6W  
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。 zz)[4G  
)(?,1>k`Z  
+ [JvpDv%  
三. 动工 ^~3u|u  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @B@`V F  
vn]e`O>y  
w)# Lu/  
" vW4"R6  
template < typename T > LFzL{rny!U  
class assignment xppl6v(  
  { 9; \a|8O  
T value; @>r3=s.Q  
public : (R.l{(A  
assignment( const T & v) : value(v) {} K@JGGgrE`!  
template < typename T2 > B_gzpS]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } kqebU!0-  
} ; ~o_zV'^f@o  
<|!?V"`3  
pk%%}tP<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Y$vobi$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #-]!;sY>  
h U3!  
I%^Bl:M  
| ODi[~y  
  class holder FZvh]ZX  
  { -`I&hzl6E  
public : ^\ N@qL  
template < typename T > #~_ZG% u  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~ `xaBz0q  
  { }T)0:DF1,  
  return assignment < T > (t); Ft<6`C  
} %4=r .9  
} ; LpQ=Y]{j  
^^9O9]  
wM-I*<L>  
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: 5~,/VV  
'ie+/O@G  
  static holder _1; #j+0jFu  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 qZV.~F+  
lU`}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {Rm N1'%  
而不用手动写一个函数对象。 ;JD/4:  
lYF~CNvE  
W Ai91K@  
O`;e^PhN  
四. 问题分析 [Yq*DkW  
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。 #OQT@uF!  
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。 A-&'/IHR"B  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )YtdU(^J$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~7G@S&<PK(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %Kk MWl&:  
LX!MDZz  
五. 问题1:一致性 "f Ni3 <x]  
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?| 8l50@c4UF~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `y^tCJ2u*  
.|VWYN  
struct holder $:RP tG  
  { 3axbW f3[  
  // DjMhI_Yu  
  template < typename T > ]c+HD*  
T &   operator ()( const T & r) const z#( `H6n:  
  { [ T6MaP?  
  return (T & )r; 'yw7|i2  
} tO@n3"O  
} ; ?V{AP&#M$x  
-4=\uvYh  
这样的话assignment也必须相应改动: Dcep^8'  
'QP~uK  
template < typename Left, typename Right > s|O4 >LsG  
class assignment <5xlP:Cx  
  { O-N@HZC  
Left l; -Wt (t2  
Right r; W]-c`32~S  
public : Qp5YS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \Wn0,%x2  
template < typename T2 > $Lc-}m9n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "Yy)&zKr  
} ; sT<XZLu  
:&'[#%h8  
同时,holder的operator=也需要改动: w vQ.9  
Rnd.<jz+Y  
template < typename T > ?O|CY  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const u&Lp  
  { 1UwpLd  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); S#|dmg;p  
} K]Rb~+a<  
rQ:+LVfXjA  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 u]uUm1Er  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )/Mk\``j  
.!^}sp,E  
return l(rhs) = r; HC$rC"f  
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。 -Z<V? SFOK  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: q qFN4AO  
q Q/<\6Sl  
template < typename Tp > <`P7^ 'z!  
class constant_t 1oSU>I_i  
  { q(n PI  
  const Tp t; BM+>.  
public : {I9<W'k{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "/~KB~bB  
template < typename T > Tg;1;XM%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const GX@=b6#-  
  { H2iC? cSR  
  return t; "~nUwW|=1  
} d"#& VlKcv  
} ; SU$%nK)  
7W7yjG3g  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 j +u3VP  
下面就可以修改holder的operator=了 i9O;D*  
7FYq6wi  
template < typename T > vk K8D#K  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const c) q'" r  
  { -NL=^O$G  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); y/\0qQ/  
} ^dP]3D1 @  
Tsc2;I  
同时也要修改assignment的operator() 5@/hqOiu  
6qYK"^+xu  
template < typename T2 > 1m\ihU  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } L_(Y[!  
现在代码看起来就很一致了。 |3K]>Lio  
y=k!>Y|E  
六. 问题2:链式操作 8oxYgj&~X  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ig}H7U2q@  
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。 rT/4w#_3  
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。 8HxtmFqG  
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。 RGC DC*\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3zsjL=ta  
032PR;]  
template < typename T > K[s!3.u  
struct result_1 V =-hqo(  
  { qQ^ bUpk0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8;+dlWp  
} ; N&YQZ^o  
*T:gx:Sg/  
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: f)9{D[InM^  
d:GAa   
template < typename T > m1{OaHxKh  
struct   ref >DkRl  
  { UkzLUok]U  
typedef T & reference; .J fV4!=o  
} ; J=7<dEm&  
template < typename T > {+  @M!  
struct   ref < T &> &|#z" E^-  
  { 34s>hm=0.  
typedef T & reference; d.:.f_|  
} ; hY}.2  
a&)4Dv0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ov%.+5P  
Y. 1dk  
template < typename T > ^^ +vt8|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sA1 XtO<&7  
  { 2 i:tPe&  
  return l(t) = r(t); ]<<+#Rg  
} :(Uz`k7   
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。 b+!I_g4P  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <cNg_ZZ;8  
gVU&Yl~/^  
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 rG"QK!R5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: iD`>Bt7gD  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,.-85isco  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 jB-wJNP/  
最后的布局是: }$D{YHF  
                Add P d)<Iw^<  
              /   \ ;UoXj+Z  
            Divide   5 F ?.J1]  
            /   \ g6l&;S40  
          _1     3 q%\rj?U_  
似乎一切都解决了?不。 jdW#; ]7+y  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 yr, Oq~e  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 w W1>#F  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: !dZpV~g0  
<h[l)-86  
template < typename Right > u(bPdf@kz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r>.^4Z@  
Right & rt) const Y&y5^nG  
  { 6fcn(&Qk  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4M3{P  
} S1G=hgF_L  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 f3M~2jbv'p  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 kf>L  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 6j5?&)xJ  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 g4=6\vg  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 &Rxy]kBA  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? F]k$O$)0  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: zbyJ5~  
<lFQ4<"m  
template < class Action > #`Gh8n#  
class picker : public Action Zg2F%f$Y  
  { QJKVNOo  
public : mvrg!/0w  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Yh 9fIRR  
  // all the operator overloaded dd|/I1  
} ; T*i rCe  
.BqS E   
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。 &Dw8GU}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: ?~fuMy B  
n3LCQ:]T f  
template < typename Right > xK;WJm"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const bWOn`#+&  
  { =sa bJsgL  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dt=5 Pnf[y  
} mbCY\vEl  
2%oo.?!R  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > '@ C\,E  
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。 pGhA  
q)E J?-  
template < typename T >   struct picker_maker RiNKUk{-  
  { `Z!NOC  
typedef picker < constant_t < T >   > result; J^]Y`Q`  
} ; FdVWj 5 $a  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +5C*i@v  
  { r -SQk>Y}  
typedef picker < T > result; '@Q aeFm  
} ; 2O~I.(9(  
XkJzt  
下面总的结构就有了: Ls~F4ar$/  
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。 EPMdR66  
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。 *[?DnF+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 n^m6m%J)  
至此链式操作完美实现。 M.QXwIT  
+""8aA  
DU.nXwl]  
七. 问题3 //\UthOT  
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。 $xU5vCwAo  
wtL_c  
template < typename T1, typename T2 > cr_Q,*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Nq3q##Ut:  
  { Ikbz3]F^V  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C)Ez>~Z  
} ?[K \X  
USrg,A  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: DTw3$:  
3%$nRP X  
template < typename T1, typename T2 > 0W1=9+c|X  
struct result_2 |( =`l  
  { .5PcprE/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3#@ETt0X(  
} ; &bO0Rn1F  
xo46L\  
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? 38hAg uZX  
这个差事就留给了holder自己。 Im\{b=vT  
    c>*RQ4vE  
@'yD(ZMAz  
template < int Order > Y=#g_(4*  
class holder; s)~6 0c  
template <> '[h|f  
class holder < 1 > ^KsiTVY  
  { 5YG?m{hyn_  
public : ,.ln  
template < typename T > Y :0SrB!\  
  struct result_1 qq+fUfB2:  
  { 3B<$6  
  typedef T & result; #sq$i  
} ; _=.f+1W  
template < typename T1, typename T2 > 9rn[46s`  
  struct result_2 >|[74#}7  
  { MOIH%lpe  
  typedef T1 & result; ,\FJVS;NeJ  
} ; Y M_\ ZK:  
template < typename T > 9 OC!\' 8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 27t23@{YL  
  { b]NSCu*)s  
  return (T & )r; G^]7!:0  
} #.(6.Li  
template < typename T1, typename T2 > J=gerdIk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lF\oEMd*  
  { h>6'M  
  return (T1 & )r1; d2x|PpmH  
} &.Jp,Xt)  
} ; ~8-Z=-  
[kyF|3k~  
template <> CjtXU=}A  
class holder < 2 > /8GgEW9Q~G  
  { IR+dGqIjZb  
public : >!OD[9  
template < typename T > y6lle<SIu  
  struct result_1 WJ9=hr  
  { 8- ?.Q"D7%  
  typedef T & result; Asn7 ;x0;  
} ; DFz,>DM;  
template < typename T1, typename T2 > oXc!JZ^  
  struct result_2 L//Z\xr|  
  { n0T\dc~  
  typedef T2 & result; u(7PtmV[!  
} ; 5_ @8g+~  
template < typename T > m q`EM OH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %r0yBK2uOp  
  { _91g=pM   
  return (T & )r; 8xQ5[Ov  
} zUM;Qwl  
template < typename T1, typename T2 > *N .f_s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J>YwMl  
  { !79^M  
  return (T2 & )r2; wjF/c  
} h7NS9CgO  
} ; jB*%nB*x  
ZkW,  
?*~W  
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> >。 bUf2uWy7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [<Wo7G1s  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: lCDu,r;\  
2Y)3Ue  
return l(i, j) = r(i, j); jmbwV,@Q2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (KDUX t.  
}@Ij}Ab>  
  return ( int & )i; `/:ZB6  
  return ( int & )j; #7IM#t c@  
最后执行i = j; G}d-L!YbE'  
可见,参数被正确的选择了。 r=<Oy1m/  
.$/Su3]K/  
1nb]~{l  
l@a>"\><i*  
:=BFx"Y  
八. 中期总结 /R&!92I0*  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 8,pnm  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 l+'@y (}Q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 K14e"w%6rs  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .(OFYK<  
Gpws_ jw  
QCFLi n+r  
 `Nn=6[]  
Z5re Fok  
%O`e!p  
九. 简化 <=A1d\   
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 O(8Px  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #1i&!et&/  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: C9[Jr)QX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,y}?Z 8?63  
  +-*/&|^等 7q<2k_3<  
2. 返回引用。 &13qlc6  
  =,各种复合赋值等 k{<]J5{7  
3. 返回固定类型。 f"zXiUV  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) v /{LC4BF  
4. 原样返回。 Bb2;zOGdA  
  operator, XBE+O7  
5. 返回解引用的类型。 A*jU&3#  
  operator*(单目) M=$ qus  
6. 返回地址。 zdFO&YHTw  
  operator&(单目) V9*Z  
7. 下表访问返回类型。 VMPBM:k G  
  operator[] ?IR]y-r  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,U+y)w]ar  
  operator<<和operator>> /EF0~iy  
SFVOof#s  
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。 ~Rd,jfx  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3 f=_F  
u}ULb F  
template < typename Left > BbEWa  
struct value_return "c8 -xG  
  { T 22tZp  
template < typename T > FES_:?.0  
  struct result_1 v#1}( hb  
  { m~c z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5+*MqO>  
} ; o$]wd*+  
(_h<<`@B  
template < typename T1, typename T2 > C7#ji"t  
  struct result_2 )[&'\SOO  
  { ocCq$%Ka  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #@s[!4)_I  
} ; lXH?*  
} ; @X@?jj&  
Y ;$wD9W  
{"T$j V:GB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait tHAr9  
P;_}nbB  
下面我们来剥离functor中的operator() t*H r(|.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .J0s_[  
$+CKy>  
return l(t) op r(t) hTZ&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Lc.=CBQ  
return op l(t) 0 @]gW  
return op l(t1, t2) S B2R  
return l(t) op Fk(nf9M%  
return l(t1, t2) op _L }k.  
return l(t)[r(t)] KY5it9e  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `@%hz%8Y  
"Sm'TZx  
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: xN lxi  
单目: return f(l(t), r(t)); {nvF>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4&b*|"Iw  
双目: return f(l(t)); kr ,&aP<,  
return f(l(t1, t2)); =-wF Brw  
下面就是f的实现,以operator/为例 qWz%sT?C3L  
3@#WYvD  
struct meta_divide H_w&_h&  
  { /-%0y2"7  
template < typename T1, typename T2 > D d['e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $gZC"~BR  
  { qiEw[3Za]'  
  return t1 / t2; .g/PWEr\I  
} 8@b,>l$  
} ; |^l17veA@  
n hT%_se4  
这个工作可以让宏来做: {A<pb{<u  
fXNl27c-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ca )n*SD  
template < typename T1, typename T2 > \ -rg >y!L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [;6,lI}  
以后可以直接用 i7rO 5<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) p;#@#>h  
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 \ @XvEx%  
(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。。。) B^|^hZZ>  
vndD#/lXq  
CMu/n]?c  
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 ckDWY<@v  
t`F<lOKj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >|j8j:S[  
class unary_op : public Rettype i|N%dl+T=  
  { :$k] ;  
    Left l; l!S}gbM  
public : |q+3X)Y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hIBW$  
i&K-|[3{g  
template < typename T > 4~8!3JH39  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Dk ^,iY(u  
      { {&u`d.Lk2p  
      return FuncType::execute(l(t)); 2!@ER i  
    } ZMp5d4y5  
dZ6\2ok+  
    template < typename T1, typename T2 > +K2p2Dw(k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }N^3P0XjYq  
      { 76IjM4&a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); C!,|Wi2&  
    } )By #({O  
} ; M\m6|P  
,a6Oi=+>/U  
][D/=-  
同样还可以申明一个binary_op V^S` d8?  
G q&[T:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )t?_3'W  
class binary_op : public Rettype BYuoeN!  
  { ^RIDC/B=V6  
    Left l; s?Wkh`b  
Right r; !tuN_  
public : rlRRGJ\l  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} au+6ookT  
a ]b%v9  
template < typename T > "gIjU~'A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $bo,m2)  
      { KkK !E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); V;N'?Gu  
    } PR+L6DT_  
zWA~0l.2  
    template < typename T1, typename T2 > l|jb}9(J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~;AJB  
      { v)c[-:"z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]y kMh  
    } =w,cdU*  
} ; KtMD?  
1b` `y  
d,V]j-  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 RCC~#bb  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 bnZ`Wc*5b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) b<E0|VW  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 9JtPP  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! EJByYk   
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 M[:},?ah0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [&MhAzF  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) hLo'q^mGr  
下面是修改过的unary_op B[IqLD'6  
x2M{=MExE.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > o0 &pSCK  
class unary_op .E/NlGm[  
  { SbYs a  
Left l; zNh$d;(O$^  
  .dw;b~p  
public : :k&5Z`>)  
_mG>^QI.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1)N~0)dO  
p=jIDM'  
template < typename T > $ T2 n^yz  
  struct result_1 `21$e  
  { 2;`F` }BA  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \L]T|]}(  
} ; y%Wbm&h  
gI5Fzk@:  
template < typename T1, typename T2 > <8sy*A?0z  
  struct result_2 Su>UXuNdE#  
  { O_^X:0}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; " ra C?H  
} ; z$]HZ#aRE  
U/j+\Kc~  
template < typename T1, typename T2 > dk@j!-q^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .!2Ac  
  { Q<UKR|6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 69C>oX  
} Op 0Qpn  
HLYo+;j3|  
template < typename T > Ks/Uyu. X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *#&s+h,^  
  { wf&1,t3Bgn  
  return OpClass::execute(lt(t)); R2B0?fu  
} *<IQ+oat,a  
U66}nN9  
} ; Y)KO*40c  
R1/87eB  
> Du>vlT Y  
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 'i7!"Y6>  
好啦,现在才真正完美了。 ?5Ub&{  
现在在picker里面就可以这么添加了: c&>==pI]k  
>XomjU[srQ  
template < typename Right > V+MhS3VD  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1}DUe. a  
  { >G<.^~o  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,].S~6IM  
} RXWS,rF  
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。 oP`yBX  
=2tl149m/z  
uJ_"gPO  
@;T?R  
1Zi(5S)  
十. bind W:XN!  
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。 N^U<;O?YDW  
先来分析一下一段例子 lBcRt)_O7  
H>Ws)aCq  
lk. ;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }rbsarG@  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [R9!Tz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 BdYl sYp  
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。 > qDHb'  
我们来写个简单的。 "YQ%j+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^{(i;IVG  
对于函数对象类的版本: p}{V%!`_  
!tr /$  
template < typename Func > .0H!B#9  
struct functor_trait F)Qj<6  
  { ,`nl";Zc  
typedef typename Func::result_type result_type; O,A}p:Pgs  
} ; l0g`;BI_  
对于无参数函数的版本: Da WzQe=  
/c9%|<O%  
template < typename Ret > 1WbawiG}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > EHC^ [5  
  { #{L !o5  
typedef Ret result_type; R$xkcg2(  
} ; {V*OYYI`R  
对于单参数函数的版本: Vo-]&u&cr  
4}t&AW4  
template < typename Ret, typename V1 > v*.#LJEm  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Df L>fk  
  { Qx%]u8s  
typedef Ret result_type; W;9Jah.  
} ; %G>|u/:U  
对于双参数函数的版本: k3FpD=N  
x[i Et%_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > G*$a81dAX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > VtJy0OGcRP  
  { T.j&UEsd  
typedef Ret result_type; g0~3;y  
} ; }^/;8cfLY  
等等。。。 `9yR,Xk=l  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \ mt> R[  
X/!37  
template < typename Func > 7h3JH  
struct func_return FeM,$&G:  
  { =P"Sm r  
template < typename T > Z" !+p{u  
  struct result_1 68v59)0U  
  { c6NCy s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J@I-tS  
} ; mK2M1r  
[Y^1}E*  
template < typename T1, typename T2 > <fLk\ =  
  struct result_2 I$7TnMug  
  { 6qgII~F'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^-'t`mRl]d  
} ; LN?b6s75U  
} ; ^M Zdht   
9+sOSz~ P  
k-M-=VvA  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 b[I;6HW  
$*u{i4b  
template < typename Func, typename aPicker > <Gr775"  
class binder_1 }nW)+  
  { ?8LRd5LH  
Func fn; s`$px2Gw  
aPicker pk; vs )1Rm  
public : @Fl&@ $  
4gNF;  
template < typename T > Cq0S8Or0  
  struct result_1 H@8g 9;+  
  { UkY `&&ic  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &xwAE*}  
} ; =k(~PB^>  
W2a9P_  
template < typename T1, typename T2 > u/h!i@_w[  
  struct result_2 jKcnZu  
  { 2Rp'ju~O)/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K)!?np{km  
} ; 1Jx|0YmO  
Kb#}f/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3GSoHsNk  
Ye8&cZ*.  
template < typename T > y/}>)o4Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]o(&J7Z6-  
  { "16-K%}  
  return fn(pk(t)); Czs4jHTa`  
} 62Ab4!  
template < typename T1, typename T2 > gr/o!NC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bkn- OG  
  { |x AwiF_  
  return fn(pk(t1, t2)); wghz[qe  
} 3psCV=/z  
} ; \c! LC4pE  
FH'jP`  
N>fC"  
一目了然不是么? xwH+Q7O&l  
最后实现bind $UZ4,S?V  
35;)O -  
BHwQB2t gc  
template < typename Func, typename aPicker > T1y,L<7?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) J]f\=;z;<a  
  { at/v.U |F  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "=unDpq]  
} I54O9Aoy  
FRicHs n  
2个以上参数的bind可以同理实现。 fWR]L47n  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 U=C8gVb{Hq  
"Q~6cH[#  
十一. phoenix xy% lp{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ua['rOnU  
dQ8}mH!  
for_each(v.begin(), v.end(), {.N" 6P  
( W"rX$D [Le  
do_ 1GY[1M1^  
[ N[j7^q7Xt  
  cout << _1 <<   " , " #=f ]"uM<  
] W?"Z>tgp  
.while_( -- _1), yD`{9'L -  
cout << var( " \n " ) >?,arER  
) ?wps_XU  
); 4 []R?lL  
U4_ <  
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: *HmL8c  
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 C.{*|#&GAt  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 icF -`m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _c|>m4+X  
7cn"@h rJ  
,>%AEN6N2  
template < typename Cond, typename Actor > 3:a}<^DuCS  
class do_while  ]D7z&h  
  { B{W2D  
Cond cd; xXK7i\ny  
Actor act; HnVUG4yZTD  
public : EjB<`yT  
template < typename T > n%Xw6qV:  
  struct result_1 :&dY1.<N+  
  { j>M 'nQ,;d  
  typedef int result_type; *g5df[  
} ; ^sq3@*hCw  
Y#c11q Z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} E~zLhJTUL'  
IPcAE!h6zN  
template < typename T > k 6~k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :&`Yz   
  { : H<u@%  
  do ?T5^hQT   
    { {"e/3  
  act(t); 0x0.[1mB  
  } ..7"&-?g{4  
  while (cd(t)); 1+o>#8D  
  return   0 ; =L<OTfVE  
} Y ,?  
} ; U;KHF{Vm  
<P( K,L?r  
LaJc;Jt$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6(oGU4  
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。 h GS";g[?  
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。 KbH#g>.oB  
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。 [kFX>G4  
下面就是产生这个functor的类: ~sAINV>A  
&P!^k0NJR  
]xf{.z  
template < typename Actor > oCSf$g8q  
class do_while_actor m0F-[k3)  
  { *E .{i   
Actor act; (EU X>IJ  
public : J mFzSR?}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} YFLWkdqAY  
v (<~:]  
template < typename Cond > Np|i Xwl1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; e?L$RY,7  
} ; i(,R$AU  
K]@^8e$(  
Q%QpG)E  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 X!,Ngmw.  
最后,是那个do_ -H.;73Kb[  
#>~$`Sg  
guSgTUJ}  
class do_while_invoker NEZF q?  
  { 1&QI1fvx  
public : Ec0Ee0%A]  
template < typename Actor > \I,<G7!0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Qkqn~>  
  { 6! g3Juh  
  return do_while_actor < Actor > (act); &66G  
} GFlsI-*`  
} do_; fQuphMOl6  
KfWVz*DC!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |fTQ\q]W  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,X\z#B  
最后来说说怎么处理break和continue J;"XRE[%5  
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。 G~4^`[elB  
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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