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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda c[n4{q1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6(9S'~*'R  
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, }r)T75_1  
C@$!'^ 61  
~dpU D F  
7w_cKR1;  
  class filler bL)7 /E  
  { !}[,ODJ4 d  
public : @ 7WWoy  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \]a@ NBv  
} ; bV~z}V&  
;rK= jz^Q  
UF$JVb  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: x KZLXQ'e-  
gFx2\QV  
/@!%/Kl  
'%} k"&t$i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); nJ]oApb/-  
( \ \BsK  
FU~xKNr  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &.ENcEic  
aSy^( WN8  
wk'12r6=(-  
M y vyp  
二. 战前分析 Q`Z=}^  
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。 +wwb+aG6{  
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 2y t)"DnFk  
0j-- X?-  
^@"EI|fsP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G';yb^DB  
  /* --------------------------------------------- */ X5V8w4NN  
vector < int *> vp( 10 ); X:c k  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5R?[My  
/* --------------------------------------------- */ @Ft\~ +}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Ac'0  
/* --------------------------------------------- */ ST *\Q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =gYKAr^p5  
  /* --------------------------------------------- */ 1F*3K3T {  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "; PW#VHC  
/* --------------------------------------------- */ .*3.47O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }K8W%h<3S  
Wvg+5Q  
}ob&d.XZ  
.w .`1 g   
看了之后,我们可以思考一些问题: S*5hO) C  
1._1, _2是什么? \@3B%RW0  
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。 ,y'E#_cTgQ  
2._1 = 1是在做什么? "G&S`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。 wTu_Am  
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。 ?aMV{H*Q*  
hS?pc<~`#  
PU"C('AP  
三. 动工 bGO[P<<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6BnP"R.  
[#}0)  
|6ZH+6[  
N3Yf3rK  
template < typename T > [X"F}ph  
class assignment fH#*r|~  
  { 49gm=XPm  
T value; 3.c0PRZ  
public : Bc^%1  
assignment( const T & v) : value(v) {} wd 4]Z0;  
template < typename T2 > e)#O-y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /p&V72  
} ; Q^|ZoJS  
I 19 /  
WPN4mEow  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 D<DSK~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^~iFG+g5  
{`Jr$*;  
O@Ro_sPG(  
W$I^Ej}>$  
  class holder s"7$SxMT  
  { OrZ=-9"  
public : s5 P~feg  
template < typename T > .:`+4n  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7;w x,7CUq  
  { eL vbPE_  
  return assignment < T > (t); C`++r>  
} _gGI&0(VM  
} ; gq'}LcV  
;VL v2J*  
2NNAsr}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: 24}?GO  
S~ff<A>f  
  static holder _1; %ja8DRQ.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 e Qz_,vTk  
? 0}M'L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >E9:3&[F  
而不用手动写一个函数对象。 4Z& i\#Q  
~)ecQ  
t=K;/ 1  
} ^}fx [  
四. 问题分析 #TXN\YNP  
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。 BeNH"Y:E  
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。 Gl4(-e'b  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ek^=Z`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 sp2"c"_+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :FUefW m  
}Sxuc/%:  
五. 问题1:一致性 0G`FXj}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?| sp/l-a  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^"U-\cx  
iPD5 KsAOA  
struct holder `Wes!>Vh!  
  { wU9H=w^  
  // hZ#ydI|  
  template < typename T > N`G* h^YQ  
T &   operator ()( const T & r) const }%&hxhR^t3  
  { 5yh:P3 /  
  return (T & )r; 4)cQU.(*k  
} ;x|E}XD  
} ; <3 b|Sk:T  
=&5^[:ksB  
这样的话assignment也必须相应改动: |qn`z-  
$RFy9(>  
template < typename Left, typename Right > R>r@I_  
class assignment #dvH0LX?  
  { o|tq&&! <  
Left l; qHGwD20 ~  
Right r; eplz5%<  
public : 'V*ixK8R0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ="k9 y  
template < typename T2 > =J2cX`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } O!,WH?r  
} ; go6XUe  
{pV\]E\]  
同时,holder的operator=也需要改动: SRUg2)d  
/8)-j}gZa  
template < typename T > 4/z K3%J  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const FnoE\2}9  
  { !mM`+XH  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); H/rJ:3  
} aB=&XGV9  
n]15 ~GO.  
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。 n!Ic.T3PA  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Q)n6.%V/e  
P0Q]Ds|  
return l(rhs) = r; gB&8TE~Y  
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。 t#fbagTON  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 17\5 NgB  
xrXfLujn%  
template < typename Tp > ],?rFK{O  
class constant_t }!&Vcf  
  { E8Rk b}  
  const Tp t; Ih&rXQ$  
public : pG|+\k/B  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *2? -6  
template < typename T > CTNeh%K;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const dGNg[  
  { 2"'<Yk9  
  return t; E1=WH-iA0  
} xw>\6VNt  
} ; oHW:s96e  
FLb Q#c\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1TOT}h5  
下面就可以修改holder的operator=了 ! H^,p$`[i  
5t,W'a_  
template < typename T > +1te8P*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Q^B !^_M  
  { jMpV c E#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); D~(f7~c%  
} LU7ia[T  
\8KAK3i'  
同时也要修改assignment的operator() + YjK#  
;cFlZGw   
template < typename T2 > C:?mOM#_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,?3)L   
现在代码看起来就很一致了。 Oi?+Z:lak  
}[$qn|  
六. 问题2:链式操作 $4*wK@xu  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  .# Jusd  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 5>S<9A|Q  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 aw3 oG?3I  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ,>AA2@6zMT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct GY%2EM(  
9On0om>  
template < typename T > _#SCjFz  
struct result_1 M<%g)jn_  
  { f4b`*KGf  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; snH9@!cG8  
} ; 77]6_  
HW@r1[Y  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: )Rlh[Y& r  
1 m>x5Dbk!  
template < typename T > 68!W~%?pR  
struct   ref &4dh$w]q  
  { 'Avp16zg  
typedef T & reference; qubyZ8hx  
} ; S5,y!K]C~  
template < typename T > &>YdX$8x  
struct   ref < T &> ;PA^.RB  
  { [yEH!7  
typedef T & reference; C{5bG=Sg~  
} ; R9!GDKts%  
; xz}]@]Ar  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: O1 KT  
Z ZMz0^V  
template < typename T > I?z*.yA*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const GY3g`M   
  { ZQVr]/W^r  
  return l(t) = r(t); )J"*[[e  
} >$g+Gx\v4  
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。 |)4aIa  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 TA~FP#.  
.*x |TPv{  
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 (Cc!Iw'0M  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `1hM3N.nO  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #C`IfP./  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 m|c5X)}-  
最后的布局是: Cb1fTl%  
                Add v)!C Dpw  
              /   \ ^&Re-{ES]  
            Divide   5 "UVqHW1%K  
            /   \  g%.;ZlK  
          _1     3 egd%,`  
似乎一切都解决了?不。 PdkS3Hz  
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。 iVQ)hs W/  
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。 0o>l+c  
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: f\zu7,GU  
V t[Kr  
template < typename Right > $lC*q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H;=JqD8`  
Right & rt) const p_Yx"nO7  
  { oA;> z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |_H{ B+.  
} O^_$cq  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 fPj*qi  
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。 9?6]Z ag  
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。 (9A`[TRwi  
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。 jW!x!8=  
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。 5RUhrE   
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? 5TB==Fj ?  
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: ;LhNz()b  
Vlka+$4!  
template < class Action > 4kr! Af  
class picker : public Action *.2[bQL@v  
  { rmq^P;At  
public : ]rY3bG'&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 03$lgDQ  
  // all the operator overloaded `Cv@16  
} ; "(QI7:iM  
tnn,lWu|  
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。 zNo(|;19  
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: 'y? HF@NJ  
KsG>,# Q  
template < typename Right > sZ7RiH +I  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /BaXWrd+  
  { {<k}U;uiO  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p&O-]o8  
} [? 1m6u;  
YZHqy++x  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /yd<+on^  
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。 B'U;i5u4'  
AgU 7U/yk  
template < typename T >   struct picker_maker 8va&*J? 2  
  { H"n@=DMLm  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @:M?Re`L  
} ; |E7)s;}D  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > '-?t^@  
  { q@6Je(H  
typedef picker < T > result; yrgb6)]nm@  
} ; z"*$ .  
WokQ X"  
下面总的结构就有了: )`V__^  
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。 t%'0uB#v1  
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。 E{#Y=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 J nzI- y  
至此链式操作完美实现。 1oVjx_I5y  
L74Sx0nk=  
#ozQF~  
七. 问题3 L(ni6-  
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。 6j{O/  
D,)^l@UP  
template < typename T1, typename T2 > I,Z'ed..  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (+=TKI<=  
  { ;xl_9Ht/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (4 6S^*  
} S^/:O.X)c,  
DP-euz  
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: UZ qQ|3  
<Ky6|&!  
template < typename T1, typename T2 > HbUadPr  
struct result_2 ]L?DV3N  
  { w*3DIVlxL  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9tZ+ ?O5  
} ; /[|ODfY  
4[$D3,A  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?  @U;U0  
这个差事就留给了holder自己。 MY$-D+#/`  
    U(t_uc5q  
iI.d8}A  
template < int Order > g'Id3 1r'  
class holder; F#az&  
template <> 5uJ{#Zd  
class holder < 1 > Ov5 *&*P  
  { -Z/'kYj?U  
public : Q x]zz4jD  
template < typename T > dreEes`|  
  struct result_1 6?X)'  
  { u3XQ<N{Gj  
  typedef T & result; faJ>,^V#  
} ; N!hS`<}  
template < typename T1, typename T2 > wzka4J{  
  struct result_2 oD=6D9c?  
  { (XDK&]U  
  typedef T1 & result; IxxA8[^V  
} ; @N'0:0Nb_  
template < typename T > {q}#  Sq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ji(Y?vhQt  
  { ly)b=ph&  
  return (T & )r; "~uo4n~H  
} G^ 2a<?Di  
template < typename T1, typename T2 > wV,l }Xb-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a!!>}e>Cj*  
  { B2uLfi$q  
  return (T1 & )r1; nYF *f  
} #P''+$5,  
} ; |k-IY]6  
;%V%6:5  
template <> yN Bb(!u  
class holder < 2 > -UhGacw  
  { IRxFcLk  
public : 1Z+\>~8  
template < typename T > =rrbS8To=  
  struct result_1 KJf~9w9U  
  { 5jYZ+OB  
  typedef T & result; Q5N;MpJ-  
} ; :le"FFfk  
template < typename T1, typename T2 > 2' 8$I}h  
  struct result_2 pSLv1d"9{  
  { h"-}BjL  
  typedef T2 & result; BW61WH?  
} ; tUp'cG  
template < typename T > ]DaC??%w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y8fahQ#  
  { ZMVQo -=  
  return (T & )r;  xlH?J;$  
} 3V"y|q  
template < typename T1, typename T2 > o5 fXe}pl@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ` iiZ  
  { *Y@)t* -a  
  return (T2 & )r2; +-|D$@8S  
} \40d?N#D  
} ; M]Y72K^  
6}RRrYL7I  
8#S}.|"?F  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 jC)lWD  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &Vtgh3I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: oo:(GfO}  
d/Z258  
return l(i, j) = r(i, j); ?xTh}Sky  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) g7|$JevR0  
A/xWe  
  return ( int & )i; OEkx}.w  
  return ( int & )j; aC&ZV}8of  
最后执行i = j; zP|y3`. 52  
可见,参数被正确的选择了。 <KFE.\*Z4  
*FwHZZ~U  
nn"Wn2ciS  
^rKA=siz  
Y\qiYra  
八. 中期总结 *$KUnd-T  
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: 4rh*&'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 DM-8azq $  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 L-LN+6r (#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor BE;J/  
JVORz-uBs  
#0hX'8];(  
nVTCbV  
kJJUu  
n>w/T"  
九. 简化 r*'X]q|L+  
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。 6G<t1?_yD  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 xF+a.gAIb  
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: ;Ly(O'9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Ef1R?<  
  +-*/&|^等 CTbz?Kn  
2. 返回引用。 r/![ohrEB  
  =,各种复合赋值等 -,;Iob56!  
3. 返回固定类型。 1D0_k  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +b7}R7:AFH  
4. 原样返回。 8"M*,?.]  
  operator, 86^xq#+Uw  
5. 返回解引用的类型。 fC2   
  operator*(单目) \k=.w  
6. 返回地址。 da[u@eNrnX  
  operator&(单目) :\*<EIk(  
7. 下表访问返回类型。 ,6zH;fi  
  operator[] GnE%C2L -  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 R?Dbv'lp>  
  operator<<和operator>> 5ml^3,x  
)TceNH  
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。 .oJs"=h:m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: cm8-L[>E  
7-oH >OF^  
template < typename Left > rpgr5>  
struct value_return 5dV Sir  
  { brkR,(#L3  
template < typename T > 1`tE Hu.  
  struct result_1 LvJ')HG  
  { D<rO:Er?*a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; VWlOMqL995  
} ; F Ty`#*7Ul  
x9#>0 4s  
template < typename T1, typename T2 > +$#YW5wy  
  struct result_2  '8NKrI  
  { 1@nGD<,.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %`%xD>![  
} ; _jw A_  
} ; kF9T 9  
,KlTitJl\+  
LF'M!C9|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait yJaQcGxE"  
wl{Fx+<^3  
下面我们来剥离functor中的operator() U}xQUFT|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }57wE$9K  
.(Gq9m[~8H  
return l(t) op r(t) o0~+%&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) IED7v  
return op l(t) !A"`jc~x:  
return op l(t1, t2) rSIb1zJ  
return l(t) op lD!o4ZAo  
return l(t1, t2) op 1n! Jfs U  
return l(t)[r(t)] v hUn3|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] qy`95^  
s D] W/  
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: rsP3?.E  
单目: return f(l(t), r(t)); "hU'o&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^;3z9}9  
双目: return f(l(t)); v/]Bo[a  
return f(l(t1, t2)); rl^_RI  
下面就是f的实现,以operator/为例 29K09 0f  
=nEl m*E  
struct meta_divide E'=~<&  
  { jg?B][  
template < typename T1, typename T2 > W"fdK_F\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) NIDK:q dR  
  { $;%-<*Co  
  return t1 / t2; 29g("(}TK  
} (=${@=!z  
} ; Sd.i1w &  
[8/E ;h  
这个工作可以让宏来做: >JFAE5tj&2  
^f{+p*i}:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ tvptaw A.  
template < typename T1, typename T2 > \ XljiK8q;%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; rUkiwqr~E  
以后可以直接用 Y%$57,Bu n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) EA 4a Z6%  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 m,3?*0BMp=  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) cpB$bC](  
M:c^ [9)y  
WKZ9i2hcdf  
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 `LL#Aia  
M_V\mYC8I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "k\W2,q[  
class unary_op : public Rettype VrhG=CK  
  { B`a5%asJn  
    Left l; w .l2  
public : vBd^=O  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0fnd9`N!0  
 OvU]|4h  
template < typename T > @R>4b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +nRO<  
      { mq~7v1kw  
      return FuncType::execute(l(t)); u>H^bCXI  
    } De[!^/f;T  
y";{k+  
    template < typename T1, typename T2 > pi? q<p%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;$(a+?  
      { +bvY*^i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Q"CZ}B1<  
    } MP?9k)f  
} ; 1i9}mzy%  
-[~UX!XFM  
.O'S@ %]  
同样还可以申明一个binary_op `9eE139V='  
\1f$]oS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .l5y !?  
class binary_op : public Rettype  %"j<`  
  { lyKV^7}  
    Left l; Mw7 ~:O`  
Right r; GiB3.%R`  
public : a3 wUB  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gOa'o<  
PdJtJqA8h\  
template < typename T > }:YS$'by  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4~4PZ  
      { Os9xZ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); h<i.@&  
    } Z=DAA+T`  
2}1(j  
    template < typename T1, typename T2 > ~.mnxn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5) o-$1s A  
      { :h?"0,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); I(/W+ o  
    } -O3^q.   
} ; r#rQ3&Vn  
#b []-L!  
? )-*&1cv  
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 eh nN  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qX`?4"4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) x;lIw)Ti  
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。 #\iQ`Q<B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  Yul-.X  
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。。。 @DfjeS)u^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Bm"jf]  
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) iSo+6gu   
下面是修改过的unary_op e2;19bj&  
dx}()i\@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "jmi "O*  
class unary_op \dCoY0Z ;  
  { <6U{I '  
Left l; $@+\_f'bU>  
  7*d}6\ %  
public : ho ?.\Jq  
-MJ6~4k2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} E}mnGe  
15#v|/wI'  
template < typename T > wqyx{W`~w  
  struct result_1 ,g@U *06  
  { ,SuF1&4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {;);E  
} ; 4vPQuk!  
a*6x^R;)  
template < typename T1, typename T2 > +Vt@~Z4K  
  struct result_2 O*rKV2\  
  { rPkV=9ull,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; . [+ObF9=  
} ; Y(78qs1w  
37x2fnC  
template < typename T1, typename T2 > d"uR1 rTk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %#2[3N{  
  { J:)Q)MT24:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -7TT6+H)  
} lMB^/-Y  
{HNGohZt  
template < typename T > ["Ep.7=SU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6GMQgTY^  
  { CspY+%3$  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1[D~Ee p  
} h&L+Qx  
}4ijLX>b  
} ; E {4/$}  
}&d]Uv/4  
nBjfR2TuF  
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 ;" '` P[  
好啦,现在才真正完美了。 0!o&=Qh  
现在在picker里面就可以这么添加了: =B4mi.;@i  
Xl;u  
template < typename Right > $T tCVR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +*a:\b" fx  
  { z(i B$;M  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); v)!Rir5  
} 'h%)@q)J)  
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。 &!2 4l=!  
ae{% * \J  
pq#Hca[  
> YKvwbCf8  
f I`6]?W  
十. bind Ti#2D3  
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:0%Gk[;  
先来分析一下一段例子 .T L0cfTo  
bqFGDmu6'  
66fvS}x  
int foo( int x, int y) { return x - y;} s[nXr   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 BC%t[H} >R  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 jl{>>TW{x  
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。 k+'Rh'>  
我们来写个简单的。 YDyOhv  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |s+[489g'6  
对于函数对象类的版本: 8k2prv^  
zIf/jk  
template < typename Func > J1YP-:  
struct functor_trait tmDI2Z%7  
  { NjMbQ M4  
typedef typename Func::result_type result_type; } =?kf3k  
} ; `22F@JYN  
对于无参数函数的版本: F4M<5Yi  
ce.'STm=  
template < typename Ret > (\e,,C%;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > W=&\d`><k  
  { HtgVD~[]  
typedef Ret result_type; 8TD:~ee  
} ;  ;iy]mPd  
对于单参数函数的版本: fJn;|'H!  
;3h[=hyS  
template < typename Ret, typename V1 > OvX z+C,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Z+' 7c|a  
  { BR8z%R  
typedef Ret result_type; U2$e?1y  
} ; v2gK(&?  
对于双参数函数的版本: $fPf/yQmC  
vY7C!O/y_k  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > k=Pu4:RF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $^INl0Pg  
  { zC(DigN  
typedef Ret result_type; 8O qG{jmG  
} ; n AQB  
等等。。。 *JZU 0Xb  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1>c`c]s3  
}at8b ^  
template < typename Func > ~!E% GCyFy  
struct func_return Bbz#$M!:  
  { U O YM   
template < typename T > lfOF]Kiqr  
  struct result_1 5]:fkx  
  { D06'"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @C0{m7q  
} ; ((7~o?Vbg  
AmM^&  
template < typename T1, typename T2 > 6 K P  
  struct result_2 282 m^ 2  
  { WpP8J1KN[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8b8ui  
} ; K I  
} ; Fx~=mYU  
cR 4xy26s  
W( E!:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 f]^(|*6  
S7P](F=n#  
template < typename Func, typename aPicker > ]7^OTrZ N  
class binder_1 %0YwaxXPn7  
  { p ~J`}>yo  
Func fn; w")VcAq  
aPicker pk; _&FcHwRy  
public : C8}ujC  
=O?<WJoK  
template < typename T > E}-Y@( [  
  struct result_1 Wo&MHMP  
  { N8m|Y]^H#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 12gcma}  
} ; PPU,o8E+  
kG[u$[B  
template < typename T1, typename T2 > yBXdj`bV  
  struct result_2 ^:5 ;H=.  
  { %a<N[H3NV@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SouPk/-B80  
} ; @aN<nd`q)  
n7i;^=9 mM  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} IFlDw}M!9  
3o9`Ko0  
template < typename T > / *Z( ;-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @QV|<NeH  
  { cF_ Y}C  
  return fn(pk(t)); PaP47>(  
} \|BtgT*$b  
template < typename T1, typename T2 > '*MNRduE6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  ]hpocr  
  { 3kx/Q#  
  return fn(pk(t1, t2)); i=OPl  
} |!euty ::  
} ; 6AKH0t|4  
u3(zixb  
Q@6OIE  
一目了然不是么? G4{ zt3{  
最后实现bind PCF!Y(l  
}i!hzkK#  
*>h"}e41  
template < typename Func, typename aPicker > /B.\6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ):; &~  
  { >KH.~Jfy  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <]eWr:;  
} sDTCV8"w  
n"N!76  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~Os"dAgZFY  
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。 lZ.x@hDS  
JaoRkl?F  
十一. phoenix 5"%r,GMU  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: I7ZY9W(S  
A6v02WG_1T  
for_each(v.begin(), v.end(), (zIP@ H  
( UX}ZE.cV  
do_ "*CQ<@+  
[ K??%Qh5l+C  
  cout << _1 <<   " , " lCLz!k2di  
] v!27q*;8H  
.while_( -- _1), 7tP?([o%F  
cout << var( " \n " ) jku_0Q0*?  
) vQ>x5\r5O_  
); S;sggeP7,  
,+-l1GpL  
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: 8u Tq0d6(  
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 X1?7}VO  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =kH7   
那么我们就照着这个思路来实现吧: DygMavA.  
Q*&>Ui[&  
e` Z;}& ,  
template < typename Cond, typename Actor > .I$ Q3%s  
class do_while )XV|D  
  { ,X25-OFZ  
Cond cd; ,V'+16xW  
Actor act; 28 [hp[<  
public : VHwb 7f]gq  
template < typename T > 3/>T/To&2  
  struct result_1 !G =!^RA  
  { MlaViw  
  typedef int result_type; &b8Dy=#  
} ; (JHzwI8+  
=># S7=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 4+e9:r]  
~XQj0'  
template < typename T > f4YcZyBGv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^BIB'/Kh)  
  { [y-0w.V=oE  
  do JwG$lGNJ  
    { S&_Z,mT./  
  act(t); M }=X/*T  
  } " 2A`M~  
  while (cd(t)); Wew'bj  
  return   0 ; & 9}L +/,  
} ^ZV1Ev8T6  
} ; (7^5jo[D  
1"? 3l`i  
Sm(X/P=z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )'3(=F$+l  
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。 1)yEx1  
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。 4XpW#>  
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。 BOClMeA4  
下面就是产生这个functor的类: dZcRLLR  
RnC96"";R.  
d/5i4g[q  
template < typename Actor > /.B7y(  
class do_while_actor 0t[|3A~Q  
  { 2z+Vt_%  
Actor act; kDI(Y=Fg  
public : kx&Xk0F_g  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} t`=TonLb8  
PDQC^2Z  
template < typename Cond > T n.Cj5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,{==f7|w  
} ; v zgR3r  
Ks'msSMC  
reseu*5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 dz@L}b*  
最后,是那个do_ 8 g0By;h;  
$I*ye+a*{q  
=j#1H I=Fe  
class do_while_invoker [&12`!;j  
  { l2H-E&'=  
public : JrlDTNJj'  
template < typename Actor > hM$K?t  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `/?XvF\  
  { +g/TDwyVH  
  return do_while_actor < Actor > (act); JL gk?  
} !SRElb A;i  
} do_; mU0j K@^&M  
qQK0s*^W  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =nPIGI72VO  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Mh [TZfV  
最后来说说怎么处理break和continue IIrh|>d_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。 ?pSb,kN}'  
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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