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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #-G@p  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 h'=)dFw7  
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, A>upT'  
5 0-7L,  
N~ CQh=<  
VV/T)qEe7>  
  class filler OEjX(F3=  
  { %#v$d  
public : JkT!X  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :'C?uk ?  
} ; qg`ae  
.u#Hg'oP  
]J!#"m-]  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: .$x}~Sw  
/]Y#*r8jRi  
!J#P 'x0  
S$fS|N3]%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =lk'[P/p`  
L v/}&'\(  
/N*<Fq7w~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 RxJbQs$Ph  
KNQj U-A  
yy8BkG(  
kjV>\e  
二. 战前分析 r^C(|Vx  
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。 8YRT0/V  
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 e#h&Xa  
6*S/frE  
h'h8Mm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); urx?p^c  
  /* --------------------------------------------- */ KP0(w(q  
vector < int *> vp( 10 ); R,PN?aj  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); uuFQTx))  
/* --------------------------------------------- */ L,#YP#O,j  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !BkE-9v?w  
/* --------------------------------------------- */ ?87\_wL/j  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {%>~ ]9E  
  /* --------------------------------------------- */ _/>I-\xWA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); D60quEe3%  
/* --------------------------------------------- */ P8dMfD*"E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,.*D f)+  
LA\3 ,Uv  
]O:8o<0  
&XCd2  
看了之后,我们可以思考一些问题: $=E4pb4Y  
1._1, _2是什么? 2Q@n a @s  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 5TuwXz1v  
2._1 = 1是在做什么? m ne)c[Qn  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 +0ukLc@  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 }15&<s  
|#cqxr"  
UIf#Gy|l  
三. 动工 _7:Bxx4B  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: dPpQCx f  
2&:z[d}~H  
=2GKv7q$x,  
yxpv;v:)=  
template < typename T > {e2ZW]  
class assignment 4>L* 7i  
  { BWYv.&=(  
T value; )^qXjF  
public : *(r9c(xa  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7)#JrpTj%  
template < typename T2 > Il@K8?H@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } xh#_K@8  
} ; ynMYf  
R{A$|Ipaq  
3*%+NQIj  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 O zC%6;6h  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^hZ0"c  
^2rj);{V  
Ei]Sks V>*  
Xqm ?@JN  
  class holder p(GI02|n  
  { ak:f4dEd  
public : #G0'Q2  
template < typename T > q*4@d)_&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const k-^^Ao*@  
  { [=cbzmX[  
  return assignment < T > (t); $/Q\B(X3  
} P;gd!Yl<-  
} ; jc:=Pe!E  
qu $FpOJ  
@zw&-b:qI  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: jYAm}_?No  
B!)9 >  
  static holder _1; (?,jnnub  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 wt@TR~a  
yF|yZ{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #!TlalV  
而不用手动写一个函数对象。 e9:pS WA-n  
>^#Liwm  
c(8>oeKyD  
ZK2&l8  
四. 问题分析 vYLspZ;S  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 DrBkR` a?  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 c@]G;>o  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /: \27n  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {uZ|Oog(p  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Jz&dC  
dn42'(p@G  
五. 问题1:一致性 t^6ams$  
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?| i,Jz 7OX  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !_c6 `oW  
X>yE<ni  
struct holder =:R${F  
  { K!>3`[:I"  
  // eo!+UFZbY  
  template < typename T > W;,RU8\f  
T &   operator ()( const T & r) const KZ [:o,jp>  
  { Tl^)O^/  
  return (T & )r; .d4&s7n0  
} lg jY\?  
} ; \]L h a  
6SSrkj}U  
这样的话assignment也必须相应改动: @c,=c+-  
-]Oi/i,{  
template < typename Left, typename Right > BUsAEw M  
class assignment Sa6YqOel@  
  { 2|+4xqNJm  
Left l; _1\H{x  
Right r; fhQ N;7  
public : >PygUY d  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4-xg+*()  
template < typename T2 > xSjs+Y;Mu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } t\<*Q3rl-  
} ; ?kc,}/4  
-EU~ %/=m+  
同时,holder的operator=也需要改动: m] IN-'  
b=Q%Jxz?  
template < typename T > M5LqZyY  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const k%cT38V*  
  { <ZeZq  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2wZyUB;  
} ezk:XDi4  
t*!Q9GC_  
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。 bd.t|A  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 e&="5.ik  
MqswYK-s  
return l(rhs) = r; sX=_|<[  
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。 qVJC O-K|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -M?s<R[&  
uTUkRqtD!  
template < typename Tp > qznd '^[  
class constant_t +t;j5\HS  
  { e_CgZ  
  const Tp t; Qc"UTvq  
public : KZTT2KsYl  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} nSV OS6  
template < typename T > \RyW#[(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const e@crM'R7Lo  
  { rc]`PV  
  return t; @{UtS2L  
} *.NVc  
} ; D7b] ;Nf\  
'|l1-yD_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 b\9}zmG[u  
下面就可以修改holder的operator=了 '>5W`lZ  
Ycve[31BDd  
template < typename T > BDT1qiC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const SdBo sB3v>  
  { iOzY8M+N(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); g)#neEA J  
} V,)bw  
P_ x9:3  
同时也要修改assignment的operator() VKp4FiI6  
x0_$,Tz@  
template < typename T2 > t#6@~49  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7LY4q/  
现在代码看起来就很一致了。 -5t .1/  
ohe0}~)V  
六. 问题2:链式操作 !r*Ogv[  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }_L,Xg:I  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 8(c,b  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 'm,3znX!c  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 _+hf.[""  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct VCZ.{MD  
 &(Ot(.  
template < typename T > {\+!@?  
struct result_1 [vs5e3B)  
  { ^ LT KX`p  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; k-&fPEjG  
} ; R4Vi*H  
y QxzFy  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: WM_wkvY l  
`w J^   
template < typename T > as?~N/}  
struct   ref H#l uG_)  
  { DPE]<oM  
typedef T & reference; b xT|  
} ; ')Drv)L  
template < typename T > 8f37o/L  
struct   ref < T &> vf+GC*f  
  { l |c#  
typedef T & reference; 3~7X2}qU  
} ; 5P'<X p  
2O^7zW  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "Y Z B@  
ersddb^J]  
template < typename T > i+)9ItZr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8MH ZWi  
  { V uqJ&U.-  
  return l(t) = r(t); `czL$tN<P  
} ep- ~;?  
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。 %,G&By&,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 k/&~8l.$  
y()7m/  
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 1d4?+[)gUv  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: DRC2U%[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4PwjG;!K  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 b'Scoa7@'  
最后的布局是: )c:i 'L  
                Add [f9U9.fR  
              /   \ 38 Q>x  
            Divide   5 e^?0uVxS1  
            /   \ h7iI=[_V  
          _1     3 ?=X G#we  
似乎一切都解决了?不。 #Ont1>T,G  
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。 5m _$21  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 <g SZt\  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: |#p`mc%f~\  
gZI88Q  
template < typename Right > aXAV`%b  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %jgB;Y  
Right & rt) const 0=3Av8  
  { 1Y2]jz4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7q2G/_  
} T2Q`Ax7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 HAof,* h$  
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。 RqV* O}Am  
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。 To_Y 8 G  
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。 :T62_cFG  
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。 $IZ02ZM$  
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? 8U98`# i  
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: _O76Aw-@l  
;<j[0~qp:  
template < class Action > 2$)xpET  
class picker : public Action n]?KDID;  
  { hG~TqH^} B  
public : ^Jv$Wx  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @WmEcX|  
  // all the operator overloaded }Zs y&K  
} ; zGDLF`  
Y[=X b  
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。 `Bw>0%.  
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: %XX(x'^4  
m&o6j>C  
template < typename Right > g j(|#n5C  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const p$mx  
  { f6\`eLGi1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #H0-Fwo  
} fl8~*\;Xu  
?pE)K<+Zkf  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > k0@b"y*  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 4=BIYC"Lu  
?Xdb%.   
template < typename T >   struct picker_maker #qx$ p  
  { #(i9G^K  
typedef picker < constant_t < T >   > result; DZ-2Z@{PX  
} ; Ol%KXq[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > RM\A$.5  
  {  I&m C  
typedef picker < T > result; }:04bIaV  
} ; 16J" QUuG  
E79'<;K,zs  
下面总的结构就有了: (qG}`?219J  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 QD2;JI2  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 (:g ZZG  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  ;rH<  
至此链式操作完美实现。 y'$R e  
yYdow.b!  
Gx&o3^t  
七. 问题3 `(2Y%L(r  
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。 DlMT<ld  
WQJnWe   
template < typename T1, typename T2 > -o+<m4he  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zwLJ|>  
  { zs=[C+Z\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); TJ_<21a  
} 4r+@7hnK  
sGAOK%28  
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: 8zI*<RX.Q  
,8tk]W[C  
template < typename T1, typename T2 > o)V@|i0Js  
struct result_2 s*g`| E{M  
  { m@,u&9K  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ZC99/NWN  
} ; L?Fb}  
h/i L/Q=  
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? 9I|D"zXn  
这个差事就留给了holder自己。 ehpU`vQz  
     l_2B  
a'Vz|S G  
template < int Order > ITt*TuS 2c  
class holder; ^oLMgz  
template <> es6]c%o:t^  
class holder < 1 > ;%ng])w=;  
  { j*6>{_[  
public : ~WW!P_wI,  
template < typename T > ZL7#44  
  struct result_1 (i1q".  
  { u6t%*''  
  typedef T & result; 2gN78#d  
} ; Hz >_tA"^T  
template < typename T1, typename T2 > Clo}kdkd_  
  struct result_2 %(X^GL  
  { H "; !A=0  
  typedef T1 & result; nK8IW3fX9)  
} ; 2Kmnt(>  
template < typename T > hU~up a<dD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !^x;4@Ejm  
  { $ dR@Q?_{  
  return (T & )r; 8o  SL3  
} sPP(>y( \  
template < typename T1, typename T2 > x,fX mgE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (R|_6[zy  
  { `gSJEq  
  return (T1 & )r1; 5L0w!q'W  
} ']:>Ww.S  
} ; Maw$^Tz,  
<ht^Ck  
template <> 9}|t`V"  
class holder < 2 > KLpFW}  
  { fAT+x1J\  
public : "+Kp8n6  
template < typename T > L$3{L"/   
  struct result_1 rNl%I@G  
  { m5%E1k$=  
  typedef T & result; m4@Lml+B,  
} ; VfT@;B6ALF  
template < typename T1, typename T2 > 6#;u6@+}yy  
  struct result_2 ] ]lN[J  
  { 7Ml OBPh  
  typedef T2 & result; p7p6~;P  
} ; ayZWt| iHA  
template < typename T > ZPlY]e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Vif)e4{Pn  
  { !a7YM4D  
  return (T & )r; C,) e7  
}  (2dkmn  
template < typename T1, typename T2 > wqF_hs(O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +(m*??TAV  
  { .F]"%RK[  
  return (T2 & )r2; | E\u  
} 3Lm7{s?=Z-  
} ; D"<>! ]@(a  
;0nL1R]w(  
X8 A$&  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 {S"!c.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: suFO~/lRno  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .GiQC {@9w  
}UWi[UgA  
return l(i, j) = r(i, j); " XlXu  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) yUX<W'-Hev  
\^Z DH  
  return ( int & )i; "q7pkxEuJ  
  return ( int & )j; ?Vc/mO2X  
最后执行i = j; 0GcOI}  
可见,参数被正确的选择了。 v4W<_ 7L_  
R[!%d6jDE  
g)=-%n'RoE  
nzl3<Ar  
znNv;-q  
八. 中期总结 hEfFMi=a`  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: wmaj[e,h  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T%@qlEmf  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 wQrD(Dv(yA  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor */ok]kX'  
Yzih-$g  
;s w3MRJ  
Rqun}v}  
m$A-'*'  
T#=&oy7  
九. 简化 ]MRQcqbpqL  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Vv.q{fRvYB  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "/zDcZbL;  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: OYY_@'D  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 X  m%aT  
  +-*/&|^等 1w|u ^[~u\  
2. 返回引用。 Ov|Uux  
  =,各种复合赋值等 oU)HxV  
3. 返回固定类型。 8@BN6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 'Q4V(.   
4. 原样返回。 c7/fQc)h4d  
  operator, m95;NT1N/g  
5. 返回解引用的类型。 J7$JW3O  
  operator*(单目) zHt}`>y&  
6. 返回地址。 }OLBEhGs  
  operator&(单目) @+^5ze\  
7. 下表访问返回类型。 m| k:wuzqK  
  operator[] & <Jvaf_=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 m; m4/z3U  
  operator<<和operator>> vV /fTO  
uf}Q{@Ab  
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。 mc}r15:<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: MDh^ic5  
=]hPX  
template < typename Left > jthGNVZ  
struct value_return A]mXV4RmI  
  { 2ZZF hj  
template < typename T > cT,5xp"a  
  struct result_1  o0Pc^  
  { ]2'{W]m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; X~5kgq0"  
} ; 2=ZZR8v  
K)8N8Js(  
template < typename T1, typename T2 > <aEY=IF4  
  struct result_2 `Pe WV[?  
  { .~fAcc{Qj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Q.]RYv}\  
} ; }!0nb)kL  
} ; OBJk\j+Wi  
VLfE3i4Vwl  
9t^Q_[hG  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait no lLeRE1  
iPoDesp  
下面我们来剥离functor中的operator() =/]d\JSp  
首先operator里面的代码全是下面的形式: y:N>t+'5  
>"q~9b A  
return l(t) op r(t) Kv26rY8Q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _/zK ^S)  
return op l(t) %knPeo&  
return op l(t1, t2) } I;5yk,o  
return l(t) op |6}:n,KA.  
return l(t1, t2) op @(_M\>!%M  
return l(t)[r(t)] `&-)(#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] yxU??#v|g  
iSz?V$}?  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: I%<,JRAV  
单目: return f(l(t), r(t)); Q #%C)7)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); dJ0qg_ U&  
双目: return f(l(t)); y8.(filNB  
return f(l(t1, t2)); E6NrBPm  
下面就是f的实现,以operator/为例 Ie%twc  
C3 m#v[+  
struct meta_divide 8+7=yN(  
  { NhDM h8=$^  
template < typename T1, typename T2 > ^,.G<2Kx&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) DlXthRM  
  { D9|?1+Kc  
  return t1 / t2; ADa'(#+6  
} ]JXpe]B  
} ; _(<D*V[  
"?~u*5  
这个工作可以让宏来做: '"=Mw;p  
jGtoc,\X  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ H8}}R~ZO  
template < typename T1, typename T2 > \ ]k (n_+!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Z=vzF0  
以后可以直接用 Gv};mkX[N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }m~2[5q%/  
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 \5wC&|WEB  
(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。。。) ?OU+)kgzh  
Hlw0i a  
9x~qcH%  
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 !:[kS1s>M  
UJ'}p&E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8\~IwtSk  
class unary_op : public Rettype wb>>bV+U  
  { m_7)r  
    Left l; IJ%S[>  
public : I\0mmdi73  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} OudD1( )W  
a?IL6$z  
template < typename T >  'S f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S:UtmS+K  
      { GA{Q6]B  
      return FuncType::execute(l(t)); 3f{%IU(z  
    } l/BE~gdl  
'CDRb3w}B  
    template < typename T1, typename T2 > ?^F#}>C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'y#kRC=G:  
      { "/).:9],}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }31z 35  
    } Xf.w( -  
} ; $+Hv5]/hb  
.&ynS  
&8Cuu$T9)  
同样还可以申明一个binary_op t-\S/N  
Aa5IccR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W"mkNqH  
class binary_op : public Rettype 6 m5\f  
  { "R$ee^  
    Left l; %aX<p{EY  
Right r; Z\E3i  
public : LB1.N!q1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9-+6Ed^2  
ybtje=3E  
template < typename T > 7 :s6W%W1*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +:2(xgOP.V  
      { g eaeOERc  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); c@{,&,vsj  
    } %ma1LN[  
l_LfVON  
    template < typename T1, typename T2 > >RxZ-.,a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const voaRh@DZ%/  
      { }k}5\%#li5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); t=~5 I >  
    } 3Gt'<E|"  
} ; YTq>K/  
H7)(<6b,z  
&l%#OI}OE  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 &hs)}uM&$  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Y 3[<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~s{$&N  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 MQ"<r,o?:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! * Yov>lO  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 n$}c+1   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 iD@2_m)  
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) 2:i`,  
下面是修改过的unary_op <4*7HY[  
c3Y\XzV3v  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *Jmy:C<>  
class unary_op ;6U=fBp7<  
  { UOy`N~\gh+  
Left l; : JD% =w_  
  %mt|Dl  
public : 37T<LU  
\=XAl >}\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]j~V0 1p/e  
,L6d~>=41  
template < typename T > #K"jtAm  
  struct result_1 pD eqBO  
  { tTLD6#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; gieTkZ  
} ; (UA a  
m3+MRy 5  
template < typename T1, typename T2 > ~kD/dXt  
  struct result_2 u-qg9qXJb  
  { k>FMy#N|@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0 gL]^_+7  
} ; e>#*$4tg  
7*r Q6rAP  
template < typename T1, typename T2 > 8 T):b2h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {W)Kz_  
  { D}>pl8ke~g  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Q&opnvN  
} +%OINMo.A  
E5~HH($b  
template < typename T > /XeDN-{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TUw^KSa  
  { zcF~6-aQ  
  return OpClass::execute(lt(t)); jr|(K*;  
} w4Qqo(  
,^pM]+NF|  
} ; *`mPPts}  
1XSA3;ZEc  
#g#vDR!  
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 W2D^%;mw  
好啦,现在才真正完美了。 n (7m  
现在在picker里面就可以这么添加了: J*o :RnB  
OL4I}^*,  
template < typename Right > s:'M[xI  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const K_{f6c<  
  { )@09Y_9r  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); D>+&= 5{  
} (%}T\~`1z#  
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。 3FT%.dV^  
?&I gD.  
L-hK(W!8pt  
3~z4#8=  
IfzHe8>  
十. bind }`8g0DPuD9  
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。 "u~l+aW0  
先来分析一下一段例子 xphw0Es  
` wuA}v3!  
QWH1xId  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {_0Efc=7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8Y*SZTzV  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 S(9Xbw)T  
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。 ;ZHKTOoK  
我们来写个简单的。 ?BT\)@ h  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: bN$`&fC0  
对于函数对象类的版本: E1IRb':  
4!p ~Mr[E  
template < typename Func > mr6/d1af_  
struct functor_trait 3G9"La,b  
  { +Mc kR  
typedef typename Func::result_type result_type; iDt^4=`  
} ; .281;] =  
对于无参数函数的版本: #P.jlpZk  
gYVk5d|8@4  
template < typename Ret > Qj5~ lX`W  
struct functor_trait < Ret ( * )() > G;_QE<V~_  
  { aehGT|  
typedef Ret result_type; DnvJx!#R  
} ; ^wPKqu)^  
对于单参数函数的版本: Xoyk 'T] -  
'bGL@H  
template < typename Ret, typename V1 > )W95)]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $C0Nv Jf  
  { _+g5;S5  
typedef Ret result_type; xnmIo? hC  
} ; ?P@fV'Jo  
对于双参数函数的版本: 0JQy-hpF  
Bzn{~&i?W:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2|@@xF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > WLW'.  
  { x- kCNy  
typedef Ret result_type; Mnyg:y*=  
} ; G,M &z>ub0  
等等。。。 z!;n\CV@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy []:;8fY  
vzJ69%E_  
template < typename Func > ?(Q" y\  
struct func_return r7Bv?M^!  
  { \s?OvqI:  
template < typename T > WXu:mv,'e  
  struct result_1 -QjdL9\[c7  
  { 6eE%x?#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ";}Lf1M9  
} ; ;l> xXSB7$  
w]GoeIg({  
template < typename T1, typename T2 > s<gZB:~  
  struct result_2 qKt8sxg  
  { 3xef>Xv=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B!GpD@U  
} ; <J-bDcp  
} ; BT;hW7){9  
{PgB~|W  
_H}y7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 r9z_8#cR  
v#&r3ZW0  
template < typename Func, typename aPicker > ~fw 6sY#  
class binder_1 'c5#M,G~  
  { IK5FSN]s/  
Func fn; D}'g4Ag  
aPicker pk; ! utgo/n  
public : .z&V!2zp  
q"ba~@<BEl  
template < typename T > ;KJJK#j  
  struct result_1 "Pi\I9M3  
  { '&#`?\CXX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; SjD,  
} ; 1)(p=<$  
l=D E|:  
template < typename T1, typename T2 > !3U1HS-i62  
  struct result_2 w,TyV%b[_  
  { o^dt# &  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |t CD@M  
} ; Sxf|gDC  
9qD/q?Hh$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} GjZ@f nF  
ya5a7  
template < typename T > F7a &-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1<A+.W  
  { vE/g{~[5  
  return fn(pk(t)); @v_E' 9QG^  
} !+& NG&1  
template < typename T1, typename T2 > 2n+j.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zYpIG8"o5  
  { +4\JY"oi  
  return fn(pk(t1, t2)); hKtOh  
} "BjQs<]%sF  
} ; xou7j   
Y<3s_  
PN2\:l+`  
一目了然不是么? ^.Q{Aqu#.H  
最后实现bind %\N.m/5  
M['25[  
ehCc N4V(  
template < typename Func, typename aPicker > Ek _k_!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?I}jsm1)  
  { u~<>jAy  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); z/ T|  
} Uo(\1&?  
mkYM/*qyM&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9F0B-aZ  
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。 p`gg   
95(c{ l/  
十一. phoenix $>'}6?C.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @)&b..c?_  
#@BM1BpQ  
for_each(v.begin(), v.end(), 1mOZ\L!m*  
( GW'=/ z7  
do_ "V~U{(Z  
[ N\H{p %8  
  cout << _1 <<   " , " ./kmI#gaV  
] SynxMUlA  
.while_( -- _1), !IoD";Oi  
cout << var( " \n " ) L3Ry#uw  
) IaE};8a8  
); ; 5my(J*b  
!f)'+_d  
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: ~J)4(411  
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 )U<4ul  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $>/J8iB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: z-[Jbjhd  
|:!#k A  
tRbZ^5x\@  
template < typename Cond, typename Actor > 1}S_CR4XBs  
class do_while po=*%Zs*T  
  { ;}f%bE  
Cond cd; cWFvYF  
Actor act; Z> QSZ48=  
public : !SJmu}OB]  
template < typename T > =eac,]31  
  struct result_1 1Od: I}@  
  { Btpx[T  
  typedef int result_type; \nkqp   
} ; Y141Twjvd  
b% $S6.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} +6gS]  
\`>Y   
template < typename T > fbw {)SZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0)ST_2Ci  
  { BD4.sd+H,  
  do 7 UQD02  
    { d /t'N-m  
  act(t); cR@z^  
  } u8o7J(aQsR  
  while (cd(t)); ~d{E>J77j  
  return   0 ; b17p; wS  
} =[1 W.Zt  
} ; JAB]kNvI  
lq.0?(  
+\:I3nKs%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). oAvJ"JH@i  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ;"Ot\:0  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 zZiB`%  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Ccc6 ko_  
下面就是产生这个functor的类: Ce_Z &?  
;V@} oD+  
^<% w'*gR  
template < typename Actor > /itO xrA  
class do_while_actor TfZO0GL$  
  { %mcuYR'D}  
Actor act; '6/uc:zv  
public : AOWI`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} jzPC9  
 )bK<t  
template < typename Cond > 10[~ki-1;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; MfL q h  
} ; "lz!'~im  
G*"N}M1)  
lA]u8+gXd  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 pt0H*quwI  
最后,是那个do_ )>[(HxvfJU  
Pc(2'r@#  
5cfzpOqr0  
class do_while_invoker k~vmHb  
  { N{q'wep  
public : yNDyh  
template < typename Actor > !^m5by  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const NK4ven7/  
  { VJ$C)0xQA  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;^*^ :L  
} !t_,x=  
} do_; rmhCuY?f  
6Nl$&jL  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !^LvNW\|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Y3Qq'FN!I  
最后来说说怎么处理break和continue @O3w4Zs  
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。 vj_oMmjKw  
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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