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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda U;jk+i  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \C<rg|  
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, U-lN_?  
uq 6T|Zm  
T.1z<l""  
6=')*_~/  
  class filler 4a3f!G$  
  { M1ayAXO  
public : qp{NRNkQ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;3?M?E/$s  
} ; hD$U8~zK  
)(ma  
Gf%o|kX]  
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: s-C.+9  
M?\)&2f[Z  
F~DG:x~  
($cu!$lY~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); g{D&|qWj  
a"EQldm|d  
"QlCcH`g  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 71 A{"  
\7C >4  
4\$Ze0tv  
/60[T@Mz  
二. 战前分析 ;^*^ :L  
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。 )0GnTB;5Z  
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 O]PfQ  
tlcA\+%)  
}6S4yepl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2 G"p:iPp  
  /* --------------------------------------------- */ QyN~Crwo  
vector < int *> vp( 10 ); w{r ->Phe  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )5&m:R9  
/* --------------------------------------------- */ vEgJmHv;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); J}YI-t  
/* --------------------------------------------- */ E"" /dC:B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?"C]h s  
  /* --------------------------------------------- */ \E#r[9F{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Y"lxh/l$}  
/* --------------------------------------------- */ q2 f/#"k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); q%y_<Fw#E  
sZbzY^P  
O%)9t FT  
MkYem6  
看了之后,我们可以思考一些问题: z44uhRh  
1._1, _2是什么? 21WqLgT3 4  
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。 z`Q5J9_<cV  
2._1 = 1是在做什么?  $}F]pa[  
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。 g9 yCd(2<5  
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。 ^Qr P.l#pZ  
cPN7^*  
yf8UfB#a  
三. 动工 T4#knSIlh  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }(],*^'u-  
JZv]tJWq  
Q O?ha'Sl  
/9yiMmr5W  
template < typename T > {&;b0'!Tf  
class assignment L.Lt9W2fi  
  {  HOD2/  
T value; tFSdi. |G=  
public : d,[KcX  
assignment( const T & v) : value(v) {} wYxizNv,  
template < typename T2 > ef. lM]cO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )N6R#   
} ; p/5!a~1'xN  
q-o>yjT~  
\=_8G:1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 D4vmBVT  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $XI<s$P%(%  
PRLV1o1#  
ljis3{kn""  
$Us@fJr  
  class holder kg61Dgu  
  { ;`+RSr^8$  
public : sogbD9Jc  
template < typename T > 87Uv+((H  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2%<jYm#'z-  
  { }?~uAU-  
  return assignment < T > (t); O}`01A!u;  
} :aqh8b v  
} ; \|pAn  
T7T!v  
<F3sQAe  
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: aK>9:{]ez  
]Tl\9we  
  static holder _1; nSow$6T_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MU e 'xK  
xh6x B|Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); VoyH:  
而不用手动写一个函数对象。 M"vcF5q  
pkU e|V  
u7C{>  
2%qn !+.  
四. 问题分析 Wu4Nq+  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 "[?/I3 {E  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ?xo,)``  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 i]-gO  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F^NR qE  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ZYt __N  
<D dHP  
五. 问题1:一致性 0V#t ;`Q3  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| )[)]@e  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Yz,!#ob$  
/2cI{]B  
struct holder .fsk DW  
  { +7Lco"\w<  
  // /C:'qhY,  
  template < typename T > xI4I1"/  
T &   operator ()( const T & r) const u/[]g+  
  { *D{/p/|[  
  return (T & )r; 0xxzhlKNL  
} tN{t-xUgk  
} ; @NNLzqqY  
>h[!gXL^  
这样的话assignment也必须相应改动: /kA19E4  
H/3Zdj 9  
template < typename Left, typename Right > r^E]GDz  
class assignment 4 ufLP DH  
  { q-G|@6O  
Left l; P\mm8s`f  
Right r; 9i<-\w^$  
public : _o?(t\B9{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c9 uT`h  
template < typename T2 > !~N4}!X3du  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } N &[,nUd  
} ; ]k: m2$le  
8T)zB6ng  
同时,holder的operator=也需要改动: W #L"5pRg  
AMd)d^;  
template < typename T > bVeTseAG  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const --twkD  
  { ]pV1T  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); =b!J)]  
} ww($0A`ek  
qZJ*J+  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ow_y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6lWFxbh  
dT)KvqX  
return l(rhs) = r; eM+;x\jo?  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 -z0{\=@#m  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?a>7=)%AH  
@5jG  
template < typename Tp > B#6pQp$  
class constant_t G\+nWvV7  
  { L{LU@.;1  
  const Tp t; S%X\ ,N  
public : VMIX$#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9I\3T6&tr  
template < typename T > !1'-'Q@f  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const R2O.}!'  
  { a9Fm Y`  
  return t; iEviH>b5  
} jN%p5nZ^EK  
} ; HS:}! [P  
kr(<Y|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %W4aKb?BT  
下面就可以修改holder的operator=了 2-V)>98  
;hA7<loY  
template < typename T > ES\Q5)t/fo  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const bk wa{V  
  { )6>|bmpU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); a*':W%7  
} K@P`_yxN  
'n[+r}3  
同时也要修改assignment的operator() +qUkMx  
J`q}Ry;   
template < typename T2 > vA;F]epr!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~$4.Mf,u  
现在代码看起来就很一致了。 aGe(vQPi9  
q[7d7i/r6  
六. 问题2:链式操作 F[CT l3X  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6 r.H8  
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。 i6md fp|k  
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。 Yxd{&47  
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。 'dc+M9u)_q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q*:h/Lhb&  
f5aF6FBH  
template < typename T > 6%kJDY.  
struct result_1 bqrJP3  
  { =~hsKBt*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }@14E-N=  
} ; (.,'}+1  
P-+M,>vNy[  
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: ZSXRzH~0  
WY"Y)S  
template < typename T > X&(ERY,h  
struct   ref @?Gw|bP  
  { l+2cj?X  
typedef T & reference; 30?LsYXL62  
} ; V5O=iMP  
template < typename T > ySQ-!fQnP  
struct   ref < T &> fJWxJSdi  
  { rg5]`-!=  
typedef T & reference; )Ig+uDGk  
} ; :4 j a@~  
[v0ri<sm  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: vx!::V7s6  
WQ[}&kY~  
template < typename T > -R&E,X7N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,g/ _eROJ  
  { G#w^:UL  
  return l(t) = r(t); Kx- s0cw  
} f6B-~x<l  
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。 \\S/ NA  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 fey*la Xq  
#0bO)m+NZ  
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 7}ws |4Y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: kS+r"e .TM  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ({%oi h  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )'[x)q  
最后的布局是: "{A*(.  
                Add ;8*XOC;[  
              /   \ *N-;V|{  
            Divide   5 U~:N^Sc  
            /   \ U!&_mD# c  
          _1     3 UzgA26;  
似乎一切都解决了?不。 [ WV@w  
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。 +M'aWlPg,  
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。 .tRr?*V|l  
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: Ot`LZ"H:  
fvcW'T}r  
template < typename Right > {f+N]Oo*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 'tb(J3ZP  
Right & rt) const ;)(Sdf[P  
  { p)B33Z zC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6a4'xq7  
} *Y85DEA  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )jyq{Jb  
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。 O^9CV*]!n  
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。 ;rB6u_5"I.  
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。 jR{-  
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。 Rx6l|'e  
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? TB7>s~)47E  
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: %G;0T;0L  
_wf5%(~b  
template < class Action > j G-  
class picker : public Action Ih.rC>)rx  
  { @$qOW  
public : d_Q*$Iz)3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #z ON_[+s9  
  // all the operator overloaded 0QMTIAW6h  
} ; z Yw;q3"  
U;xu/xDRi  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 EL^8zyg%%  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ))7LE|1l  
eV"!/A2:N5  
template < typename Right > e`i7ah;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const z]kwRWe`j  
  { Y3-gUX*w0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 25 CZmsg  
} 9-0<*)"b>  
]@v}y&  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :e*DTVv8  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 8b|OXWl  
d1v<DU>M  
template < typename T >   struct picker_maker L}'Yd'  
  { &&=[Ivv  
typedef picker < constant_t < T >   > result; C ye T]y  
} ; 4/S=5r}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Hd9XfU  
  { @;vNX*-J  
typedef picker < T > result; z{9=1XY  
} ; % Y~>Jl  
dsJm>U)  
下面总的结构就有了: *LANGQ"2(i  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 &59F8JgJ  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 1y J5l,q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (Uk>?XAr  
至此链式操作完美实现。 xc9YM0B&  
*5_V*v6  
~q)u(W C|  
七. 问题3 .XXW|{  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 7R}9oK_I  
uG!:Z6%p  
template < typename T1, typename T2 > Wf#VA;d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _;56^1'T  
  { RK[D_SmS  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); F^QQ0h]2  
} {~SaRB2<'  
{C3U6kKs;R  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ui:=  
!/`$AXO  
template < typename T1, typename T2 > jMM$d,7B  
struct result_2 E@-ta):  
  { bLzs?eos  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8WL8/  
} ; +#2)kg 9_  
)VSwT x&  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? +TK3{5`!Ae  
这个差事就留给了holder自己。 k.<3HU  
    ?38lHn`FyQ  
F]UQuOR)  
template < int Order > ';0 qj$ #  
class holder; J'b<z.OW  
template <> }pVTTs`  
class holder < 1 > F/p,j0S  
  { y%S1ZT ScO  
public : .%}?b~  
template < typename T > s,6`RI%  
  struct result_1 y}FZD?"  
  { )KE [!ofD  
  typedef T & result; |?d#eQ9a  
} ; #sTEQjJ,J  
template < typename T1, typename T2 > 5 c5oSy+  
  struct result_2 pd3,pQ  
  { Y4E/?37j  
  typedef T1 & result; > @_im6  
} ; UDy(dn>J:J  
template < typename T > W3r?7!~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Kv37s0|g  
  { g:7,~}_}^  
  return (T & )r; j~E",7Q'  
} K<4Kk3  
template < typename T1, typename T2 > }lP;U$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k1^\|   
  { LJFG0 W  
  return (T1 & )r1; Ej=3/RBsV  
} Tlq-m2]  
} ; 'm3t|:nMU  
jCioE  
template <> Bj Wr5SJ  
class holder < 2 > `Out(Hn  
  { IvHh4DU3Z  
public : =-KMb`xT  
template < typename T > 8j5<6Cv_  
  struct result_1 /ASaB  
  { v>Lm;q(  
  typedef T & result; qJPT%r  
} ; YO+{,$  
template < typename T1, typename T2 > c$:1:B9\  
  struct result_2 X(A.X:"  
  { S0d~.ah30  
  typedef T2 & result; z'7[Tie  
} ; b|xpNd-  
template < typename T > C NsNZJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2)X4y"l  
  { vI1i, x#i  
  return (T & )r; ^EELaG  
} "9!d]2.-Vk  
template < typename T1, typename T2 > 0'5/K ,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0(U#)  
  { Fmyj*)J[Z  
  return (T2 & )r2; O`G/=/GZ  
} =,y |00l  
} ; /ID3s`D)  
{-3LIO  
O7d$YB_'  
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> >。 j/`94'Y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: k%s_0 @  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <BFQ:  
M`YWn ;  
return l(i, j) = r(i, j); >Fio;cn?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 54lu2gD'  
mw$r$C{  
  return ( int & )i; aNcd` $0  
  return ( int & )j; S$TmZk=  
最后执行i = j; fyTAou6hI  
可见,参数被正确的选择了。 , DdB^Ig<r  
E`int?C!  
$YxBE`)d-  
(*}yjUYLZ  
S$)*&46g  
八. 中期总结 >Y7a4~ufko  
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: ^d}gpin  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }KUd7[s  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 GSclK|#t E  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ca i <,3H  
K 0gI):  
z>sbr<doa  
@NhvnfZ  
K<?nq0-  
o#) {1<0vg  
九. 简化 }En  
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。 !+>v[(OzM  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 qm/Q65>E  
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: :NJ_n6E  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =_$Qtq+h  
  +-*/&|^等 2M#M"LHo  
2. 返回引用。 Q!- 0xlx  
  =,各种复合赋值等 P-F)%T[  
3. 返回固定类型。 W} WI; cI  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Lbe\@S   
4. 原样返回。 &'cL%.  
  operator, vEf4HZ&w  
5. 返回解引用的类型。 hfpJ+[  
  operator*(单目) XL#[ %X9  
6. 返回地址。 GjoIm?  
  operator&(单目) #^m0aB7r  
7. 下表访问返回类型。 =q N2Xg/  
  operator[] rpeJkG@+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 SJD@&m%?[  
  operator<<和operator>> u\&b4=nL  
8!.ojdyn  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 U*90m~)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: J+rCxn?;g  
R1Sy9x .  
template < typename Left > HhO".GA  
struct value_return oFOnjK"|F  
  { %ZHP2j %~  
template < typename T > oFjIA!  
  struct result_1 n>@oBG)!  
  { >WY#4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; DN4$Jva  
} ; r0p w_j  
YK|bXSA[  
template < typename T1, typename T2 > [MuEoWrq(}  
  struct result_2 OL4z%mDZi  
  { Y5fLmPza  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {U&.D [{&  
} ; 74!oe u.>  
} ; [O: !(G je  
SG6sw]x  
j*~T1i  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait L^Jk=8  
=zwOq(Bh W  
下面我们来剥离functor中的operator() ~]ZpA-*@Ut  
首先operator里面的代码全是下面的形式: N !TW!  
(O0Urm  
return l(t) op r(t) R|i/lEq  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) H'Yh2a`!o  
return op l(t)  i2~  
return op l(t1, t2) V5}B:SUB  
return l(t) op s-dLZ.9F  
return l(t1, t2) op 2<M= L1\  
return l(t)[r(t)] Df3rV'/~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] R8.CC1Ix  
K~ ;45Z2  
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: 1S@vGq}  
单目: return f(l(t), r(t)); JxyB(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); q^6+!&"  
双目: return f(l(t)); A*W) bZs.  
return f(l(t1, t2)); 6e7{Iy  
下面就是f的实现,以operator/为例 )7_"wD` z  
GR\5WypoJ  
struct meta_divide fS^!ZPe1  
  { zt^48~ry  
template < typename T1, typename T2 > ~|<m,)!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .*elggM  
  { 2h?uNW(0Q  
  return t1 / t2; mrX^2SR  
} EbqcV\Kb  
} ; ayAo^q  
>}(CEzc8  
这个工作可以让宏来做: J,b&XD@m  
x W92ch+t  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Wb S4pdA  
template < typename T1, typename T2 > \ {d?$m*YR3`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6oui]$pH  
以后可以直接用 u,3#M ~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) O]qU[y+  
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 ek&kv#G  
(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。。。) [Y`,qB<B  
ETB6f  
([xo9FP;  
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 u ElAnrm  
< y*x]}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m*mm\wN5  
class unary_op : public Rettype |ae97 5  
  { EM\'GW  
    Left l; NKQOUw:qn  
public : hR.@b*q?R  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} L<fvKmo(fw  
JgHM?AWg|  
template < typename T > `U2DkY&n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Mg^e3D1_  
      { o=nsy]'&  
      return FuncType::execute(l(t)); w9|w2UK  
    } 5+fLeC;  
s`#(   
    template < typename T1, typename T2 > Q[#vTB$f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7w3CXY  
      { s@fTj$h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Wa?; ^T  
    } \Y{k7^G}A  
} ; <x!GE>sf+  
UUMtyf  
>CkjUZu]&  
同样还可以申明一个binary_op J!DF^fLe  
DS<  }@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ux+Q  
class binary_op : public Rettype I2H6y"p N  
  { ncx(pp  
    Left l; T 6~_Q}6  
Right r; T7f ${  
public : H OBP`lf  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hS9;k9w  
9aJ%`i  
template < typename T > ;*,f<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5/O'R9A4  
      { ++DG5`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \cCV6A[  
    } =w$}m_AM  
E_zIg+(+  
    template < typename T1, typename T2 > 5^j45'%I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T,$WlK Wj  
      { 57 #6yXQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); u!:z.RH8n  
    } Reu*Pe  
} ; *s;|T?~i  
O2"gj"D  
2./ 3 \n2  
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 +Y+Y6Ac[}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ){Ob,LEU&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "kc/J*u-3  
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。 ]G2uk`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -J^(eog[6  
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。。。 mLL340c#\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1LJUr"6]  
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) {?`al5Sz  
下面是修改过的unary_op -@ZiS^l  
mRZ :ie  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]f1{n  
class unary_op hxS 6:5Uc  
  { R-P-i0 ~  
Left l; K+6e?5t  
  qL94SW;  
public : )TmHhNo  
^OErq&`u  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} CXCpqcC  
Dnc<sd;  
template < typename T > )7:J[0ZiQ  
  struct result_1 ?@n/v F  
  { 6_4D9 W  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; K x~|jq  
} ; A7c/N=Cp^  
pNRk.m]  
template < typename T1, typename T2 > "gD-8C3  
  struct result_2 fJWC)E  
  { |$7vI&m  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p7H3J?`w1+  
} ; u~)`&1{%  
$u/E\l  
template < typename T1, typename T2 > +NFzSal  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ci+tdMA  
  { <ioO,oS'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); F H1Z 2  
} |g3?y/l  
>YUoh-]`  
template < typename T > rhL"i^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b<]n%Q'n  
  { *~/OOH$"  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8KH\`5<  
} $\k0Nup}  
=rR~`  
} ; DvM5 k  
ZR\VCVH\^  
21(p|`X  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug sFBneBub  
好啦,现在才真正完美了。 1[ ]&(Pa  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0D8K=h&e  
#b7$TV  
template < typename Right > wR{'y)$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wW"z  
  { ,<:!NF9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3R&lqxhg  
} _`#3f1F@[  
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。 1xc~`~  
yObuWDA9  
b}Zd)2G  
".dZn6"mI  
:eZh'-c?  
十. bind }za[E>z  
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。 =tU{7i*+  
先来分析一下一段例子 9h0X&1u  
wKH ::!  
M3~K,$@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4 QZ?}iz  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /\) a  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 @x/T&67k  
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。 N4*G{g  
我们来写个简单的。 :{q"G#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >O5m5@GK3a  
对于函数对象类的版本: 76vy5R(.  
xF8}:z0  
template < typename Func > cVwbg[W]  
struct functor_trait 0<TD/1wN  
  { GHQ;hN:  
typedef typename Func::result_type result_type; kPjd_8z2n  
} ; ``A 0WN  
对于无参数函数的版本: W>b(Om_%  
MC&\bf  
template < typename Ret > _sy'.Fo  
struct functor_trait < Ret ( * )() > H_?o-L?+  
  { v2,%K`pAU  
typedef Ret result_type; 6{qIU}!  
} ; 0q rqg]  
对于单参数函数的版本: Y4IGDY*  
5 |/9}^T  
template < typename Ret, typename V1 > CDi<< ,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *UW=Mdt  
  { LB/C-n.`  
typedef Ret result_type; K 0hu:1l)  
} ;  mA7m  
对于双参数函数的版本: 3Oa*%kP+  
@/&b;s73  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "G:<7oTa  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %{;Qls%[t  
  { 7E!7"2e a  
typedef Ret result_type; CB~Q%QLG  
} ; *MI*Rz?4  
等等。。。 kbPE "urR  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7a=S  
4Z*U}w)  
template < typename Func > OUP?p@%]<  
struct func_return gGMWr.! 8  
  { *;|`E(   
template < typename T > 0hZ1rqq8C  
  struct result_1 g=T/_  
  { C[WCg9Av  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _j>;ipTb+  
} ; j6(?D*x  
,i.%nZw\  
template < typename T1, typename T2 > xug)aE  
  struct result_2 *4|Hqa  
  { 1|8<H~&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vKoP|z=m  
} ; S-#q~X!yJ  
} ; t4K~cK  
E0oU$IB  
rd3j1U  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 N -w(e  
iqW1#)3'R  
template < typename Func, typename aPicker > H.G!A6bd  
class binder_1 KLC{7"6e)  
  { TzBzEiANn  
Func fn; f f7(  
aPicker pk; V,EF'-F  
public : nY $tp  
iq*A("pU  
template < typename T > UofTll)  
  struct result_1 ^zEE6i  
  { n-QJ;37\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0|D&"/.R#!  
} ; V[a[i>,Z  
>"3>fche  
template < typename T1, typename T2 > U/;]zdP.K  
  struct result_2 m=qOg>k  
  { `Pc3?~>0HH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R.s|j=  
} ; `P@- %T  
~2 u\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} buk=p-oi  
l2hG$idC  
template < typename T > BKU'`5`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a <X0e>  
  { x?D/.vrOY  
  return fn(pk(t)); bl/,*Wx:4.  
} T@^]i&  
template < typename T1, typename T2 > N]5m(@h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mCKk*5ws5"  
  { ^;F{)bmu+)  
  return fn(pk(t1, t2)); ;HOPABWz)  
} #ZiT-  
} ; dPjhq(8 zU  
<@bA?FY  
ix Z)tNz  
一目了然不是么? u}6v?!  
最后实现bind [FQ\I-GNC  
c#xP91.m  
=7 ,Kf} 6  
template < typename Func, typename aPicker > 6ew "fCrH!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &d`^ E6#  
  { ?)3jqQ.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "r.2]R3  
} i RmQ5ezk  
\+qOO65/+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ; 7G_f  
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。 #\If]w*j  
%hT4qzJj  
十一. phoenix Gg0#H^s( (  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: J.M.L$  
[EHrIn  
for_each(v.begin(), v.end(), evl -V>   
( 'zgvQMu  
do_ 't>r sp+#  
[ K}I0o!(#  
  cout << _1 <<   " , " ipKG!  
] \k&1*b?h  
.while_( -- _1), 0|)19LR  
cout << var( " \n " ) [5pCL0<c@  
) QV,E #(\5  
); nx4P^P C  
>mIg@knE  
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: DacJ,in_I{  
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 )@:l^$x  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 fU*C/ d3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,9/5T:2  
Ex($  
6GOcI#C9C  
template < typename Cond, typename Actor > V; 9 }7mw  
class do_while <lFY7' aY  
  { fCEz-TMW  
Cond cd; CD?&<NV  
Actor act; (M% ;~y\  
public : rH}fLu8,;Q  
template < typename T > C%H9[%k  
  struct result_1 ^Qh-(u`  
  { K=kH%ZK  
  typedef int result_type; , Fytk34  
} ; EZ% .M*?  
g_D-(J`IK,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} s'2Rs^,hN  
S=R 3"~p  
template < typename T > ?ei%RWo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8&a_A:h  
  { ,hE/II`-d'  
  do M9V-$ _)  
    { R+. Nn  
  act(t); }V^e7d  
  } WV_`1hZX  
  while (cd(t)); 52<~K  
  return   0 ; 3YTIH2z 5  
} 5 ;vC(Go  
} ; +Hyk'=.W  
e(\Q)re5Q  
zHx mA  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9A;6x$s  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 wA0eG@xi)  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 o8D{dS>,PL  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 vw r RZ"2  
下面就是产生这个functor的类: me'(lQ6^  
2YIF=YWO},  
}GRMZh_8  
template < typename Actor > h;n\*[fDc  
class do_while_actor "#XtDpGk  
  { ?Y!^I2Y6  
Actor act; @W [{2d  
public : i_YW;x  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 97x%2.\:  
|LFUzq>j  
template < typename Cond > Kfd_uXL>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _sm;HH7'*  
} ; fIEw(k<*  
C@)pmSQ  
rys<-i(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <rMv0y+r  
最后,是那个do_ ,9UCb$mh  
zn[QvY  
'8Qw:fh  
class do_while_invoker !Ud:?U  
  { >e_%M5 0  
public : q4k`)?k9  
template < typename Actor > k1wr/G'H[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {|p"; uJ  
  { B$DZ]/<  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^hysCc  
} 7AeP Gr  
} do_; 4[_L=zD  
cI3KB-lM#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? AJ4r/b }  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Z*h ;e;  
最后来说说怎么处理break和continue :R3P 58>  
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。 #ZF>WoC@e?  
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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