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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !bcbzg2d&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 F=om^6G%X5  
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, 3.0c/v5Go  
p<zXuocQ  
cGc|n3(  
LJ/qF0L!H  
  class filler _tReZ(Vw  
  { !TOi]`vqc  
public : `I>K?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} xI: 'Hk1  
} ; +.lWck  
huoKr  
&o/4hnHYt  
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: Qkib;\2  
oyt//SE  
yUW&Wgc=:  
.lBY"W&{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,/:a77  
AMd)d^;  
cQ.;dtT0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =b!J)]  
)h0E$*  
^B5cNEO  
dn\F!  
二. 战前分析 f 4I#a&DO  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Hm VTfH'  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 iL_F*iK5  
"x;k'{S  
m_$I?F0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5; PXF  
  /* --------------------------------------------- */ 1 j12Qn@]  
vector < int *> vp( 10 ); @pG lWw9*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _`_IUuj$E  
/* --------------------------------------------- */ K`,d$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }=hoATs  
/* --------------------------------------------- */ 7+a%ehwU  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [u9JL3  
  /* --------------------------------------------- */ [-t> G!)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6#)Jl  
/* --------------------------------------------- */ 9J7J/]7f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 'n[+r}3  
vzcBo%  
|R;l5ZKvV  
aGe(vQPi9  
看了之后,我们可以思考一些问题: U>_IYT  
1._1, _2是什么? E ;!<Z4  
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。 5 Y Q  
2._1 = 1是在做什么? zNny\Z  
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。 )4~sQ^}  
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。 ,xYsH+ybA  
tP`G]BCbt  
A!{.|x[S44  
三. 动工 |[ Ie.&)  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: lU $4NU wM  
< m enABN4  
xIQ/$[&v  
V5O=iMP  
template < typename T > )[^y t0%  
class assignment yQZ/ ,KX  
  { u`Z0{d  
T value; OK-sT7But  
public : WQ[}&kY~  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3qiJwo>  
template < typename T2 > +YkW[a\4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } F gWkcV6B  
} ; d1V^2Hb?  
xHJ8?bD p  
]$~Fzs  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8QVE_ Eu  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]<kupaRQ  
2W3NL|P  
U!&_mD# c  
f]tv`<Q7  
  class holder DS:>/m>)  
  { 7fju  
public : <NG/i i=  
template < typename T > s\'y-UITi1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const EBoGJ_l  
  { R_1)mPQ^P  
  return assignment < T > (t); O^9CV*]!n  
} 4\LZD{  
} ; Ap5}5 ewM  
&?.n2+T+ =  
lPM3}52Xu  
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: gi6g"~%@q1  
D \N \BD  
  static holder _1; 5D,.^a1 A  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /g_9m  
>~I#JQ%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NO-k-  
而不用手动写一个函数对象。 bIgh@= 2  
o:2Q2+d  
KH7VR^;mk  
!FTNmyM~F  
四. 问题分析 Qg(Z{V  
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。 ;{vwBDV!'  
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。 n(g)UNx  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <W>++< -  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 hAm/mu  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 UMV)wy|j  
eGm:)   
五. 问题1:一致性 X1+ wX`f  
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?| *LANGQ"2(i  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >F1G!#$0  
HBH$  
struct holder *?/tO, R?  
  { vT|`%~Be  
  // 0ZMJ(C  
  template < typename T > tz26=8  
T &   operator ()( const T & r) const K]c4"JJ  
  { lVz9k  
  return (T & )r; {C3U6kKs;R  
} 'JieIKu  
} ; 7BR8/4gcPu  
bLzs?eos  
这样的话assignment也必须相应改动: &-%>q B|*  
6i.gyD  
template < typename Left, typename Right > NYwR2oX  
class assignment a5@z:i  
  { ~vHk&r]|  
Left l; J'b<z.OW  
Right r; xl(@C*.sC1  
public : O. ,3|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *wuqa) q2  
template < typename T2 > `:e U.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } j%L&jH 6@  
} ; |Os6V<u"  
K*q[(,9  
同时,holder的operator=也需要改动: <F;v`h|+S  
6sJw@Oa J  
template < typename T > UH? p]4Nz  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const RBwO+J53y  
  { a2w T6jY  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %ft &Q  
} jCioE  
,HB2 hHD  
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。 =PkO!Mm8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 fpWg R4__  
v>Lm;q(  
return l(rhs) = r; Z(u5$<up  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 DC+b=IOz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: uR;gVO+QC  
fB1TFtAh  
template < typename Tp > 1PH: \0}  
class constant_t `F t]MR  
  { D&G"BZx|  
  const Tp t; 6at1bQ$  
public :  YZc>dE  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^qGb%! l  
template < typename T > ,Lpixnm]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const t5B7I59  
  { 2P#=a?~[  
  return t; F&RgT1*  
} N_eX/ux  
} ; V7d) S&*V  
7c|bc6?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 NLS"eD m  
下面就可以修改holder的operator=了 a"N4~?US  
VKp*9%9  
template < typename T > IW=cym7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const K6/@]y%Wr  
  { fyTAou6hI  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); E 99hlY~1:  
} 5 @U<I  
)J]9 lW&y  
同时也要修改assignment的operator() [^CV>RuO  
[.se|]t7X  
template < typename T2 > Od+6 -J  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,.iRnR  
现在代码看起来就很一致了。 z>sbr<doa  
@NhvnfZ  
六. 问题2:链式操作 K<?nq0-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 o#) {1<0vg  
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。 }En  
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。 !+>v[(OzM  
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。 Zl 9aDg  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :B3[:MpL}  
glDcUCF3  
template < typename T > Z;9>S=w!  
struct result_1 b@RHc!,>jV  
  { vEf4HZ&w  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; L,y6^J!  
} ; x{D yTtX<  
? WJ> p  
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: 'iLpE7  
DPi_O{W>  
template < typename T > zvABU+{jD  
struct   ref DZzN>9<)^  
  { m/#a0~dB  
typedef T & reference; oFjIA!  
} ; c/c$D;T  
template < typename T > pv| Pm  
struct   ref < T &> r0p w_j  
  { YK|bXSA[  
typedef T & reference; [MuEoWrq(}  
} ; t78k4?  
I*9e]m"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: x.Q&$#  
vJAZ%aW  
template < typename T > !9 fz(9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Gt9&)/#  
  { IV\J3N^  
  return l(t) = r(t); 2WUT/{:X  
} Uj&W<'I  
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。 xsWur(>]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5 ae2<Y=  
F~A'X  
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 [O: !(G je  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: SG6sw]x  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 j*~T1i  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 lu Q~YjH  
最后的布局是: mPq$?gdp  
                Add wAnb Di{W  
              /   \ !w&kyW?e  
            Divide   5 zYl#4O`=c  
            /   \ C8F7bG8c  
          _1     3 sz9L8f2  
似乎一切都解决了?不。 CI3XzH\IX*  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Z7 E  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 yf&7P;A  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: <&)v~-&O  
@&[T _l  
template < typename Right > Y@PI {;!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /x3/Ubmz~x  
Right & rt) const l<M'=-Y  
  { bH"hX  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {BKl`1z  
} j0@[Br%7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ca+[0w@S  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 uZ;D!2Q a  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 z=$jGL  
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。 7FRmx 4(!  
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。 IIq1\khh  
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? ;sHN/eF  
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: >>[ G1   
vTv]U5%:>%  
template < class Action > )V!dBl"Gq  
class picker : public Action bXS:x  
  { c6Y\n%d&  
public : ;NNe!}C  
picker( const Action & act) : Action(act) {} kI%%i>Y}  
  // all the operator overloaded  \>Efd  
} ; /lafve~  
y\&>Z yOY  
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。 np~~mdmRK  
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: MxBTX4ES  
N/GQt\tV<  
template < typename Right > 41fJ%f` G  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {[+2n]f_G  
  { Q X%&~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  ,m,)I  
} q4V7  
vf8\i-U=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  6m6zA/  
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。 <8,cuX\  
xU%w=0z <  
template < typename T >   struct picker_maker E= `6-H{  
  { 1T:Y0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; je]}R>[r5  
} ; @^uH`mc  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8uA,iYD  
  { ]THPSw_y8  
typedef picker < T > result; =|=.>?t6Z0  
} ; t='# |');  
r7Ya\0gU  
下面总的结构就有了: ^Idle*+  
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。 NH0qVQ@A  
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。 , lJ  v  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 JsotOic%  
至此链式操作完美实现。 g (#f:"  
}MlwC;ot  
`)QCn<  
七. 问题3 z)uuxNv[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。 5Vi> %5A>l  
B<-kzt  
template < typename T1, typename T2 > lSH6>0#B  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UQ4% Xp  
  { t-LG }nv  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); u a\,->  
} "]-Xmdk09  
sdS^e`S  
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: 5/O'R9A4  
i<(Xr  
template < typename T1, typename T2 > Dr6A ,3B  
struct result_2 bBY^+c<  
  { `8FUX= Sh  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ZNx$r]4nF  
} ; ]%!u7z|\6  
?MQ.% J  
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? `l*;t`h  
这个差事就留给了holder自己。 I<A6Z&*un  
    tlA"B{7  
xz:J  
template < int Order > y_.!!@,  
class holder; QFIL)'K  
template <> +Y+Y6Ac[}  
class holder < 1 > ){Ob,LEU&  
  { "kc/J*u-3  
public : Y \:0Ev  
template < typename T > HEGKX]  
  struct result_1 P bQk<"J1  
  { WAn'kA  
  typedef T & result; 9+keX{/c  
} ; v 36%Pj`  
template < typename T1, typename T2 > (L`j0kPN  
  struct result_2 ;m2<eS`o'  
  { CSCN['x  
  typedef T1 & result; n>'Kp T9|  
} ; <G*nDFWf  
template < typename T > RW P<B0)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X_v[MW  
  { `g,8-  
  return (T & )r; $k$4% 7  
} 6eokCc"o  
template < typename T1, typename T2 > 5K?}}Frrt`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5#QXR+ T  
  { D0N9Ksq  
  return (T1 & )r1; \);4F=h}f  
} vip~'  
} ; nB] >!q  
CNww`PX,zZ  
template <> Ig5L$bAM~  
class holder < 2 > P<K){V  
  { HfLLlH<L`&  
public : ^#0U  ?9  
template < typename T > %K]euEqs  
  struct result_1 pc?>cs8  
  { sp* Vqd  
  typedef T & result; 03j]d&P%d  
} ; ~l2aNVv;  
template < typename T1, typename T2 > LF0sH)e]  
  struct result_2 vO;I(^Q  
  { ]#.]/f >-  
  typedef T2 & result; R CkaJ3  
} ; { m| pl  
template < typename T > 7G)H.L)$m"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const PoIl>c1MS  
  { 1$*%"5a  
  return (T & )r; b2@VxdFN  
} NuU9~gSQ  
template < typename T1, typename T2 > X(7qZ P~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 98.>e  
  { KeNL0_ Pw  
  return (T2 & )r2; oc^Br~ Th  
} Dk5Zh+^  
} ; %e@HZ"V  
|!F5.%PY  
A?G^\I~v  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 !yhh8p3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: aAy'\T$x.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |T{C,"9y  
",)Qc!^P$  
return l(i, j) = r(i, j); !cGDy/ |  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "HYQqNj?Z  
2On_'^O  
  return ( int & )i; fQP{|+4  
  return ( int & )j; q{ /3V  
最后执行i = j; [p=*u,-  
可见,参数被正确的选择了。 )Af~B'OUd  
S(mF%WJ  
{hJXj,  
M?/jkc.8H  
M4WiT<|]R  
八. 中期总结 0cT*z(  
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: ,hVvve,j}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3<F  </  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )(7&X45,k  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =tU{7i*+  
9h0X&1u  
wKH ::!  
.Q)|vq^  
/cZ-tSC)o  
cT\I[9! )  
九. 简化 _GKB6e%  
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。 x 2QIPUlf  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 phE &7*!Q  
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: FW"^99mrnb  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "6a8s;  
  +-*/&|^等 W(hMft%  
2. 返回引用。 vLxQ *50v$  
  =,各种复合赋值等 r",]Voibd  
3. 返回固定类型。 ,|88r=}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Z`&4SH=j  
4. 原样返回。 X w.p  
  operator, -8N|xQ378  
5. 返回解引用的类型。 hd 0 'u  
  operator*(单目) NvN~@TL28  
6. 返回地址。 vzn{h)D  
  operator&(单目) X{kpSA~  
7. 下表访问返回类型。 j|tC@0A  
  operator[] `nO71mo  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 z_ =Bt  
  operator<<和operator>> zS< jd~  
2Dd|~{%  
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。 r 6eb}z!i  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: v=95_l  
MZ+e}|!4,  
template < typename Left > N0>0z]4;q  
struct value_return [Ei1~n)o  
  { $F.kK%-*  
template < typename T > GTv#nnC  
  struct result_1 bJ_cId8+  
  { V]S1X^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; OMk5{-8B  
} ; 0[<~?`:)  
>\w&6 i~  
template < typename T1, typename T2 > 8_K6 0eXz  
  struct result_2 +wW@'X  
  { U}$DhA"r"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4'p=p#o  
} ; )f dE6  
} ; *;|`E(   
0hZ1rqq8C  
g=T/_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait C[WCg9Av  
_j>;ipTb+  
下面我们来剥离functor中的operator() +}Av-47`h  
首先operator里面的代码全是下面的形式: aiCn"j  
A>VX*xd  
return l(t) op r(t) .qob_dRA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) E VQ0l@K  
return op l(t) tvd0R$5}  
return op l(t1, t2) KS*oxZ  
return l(t) op ]4 (?BJ  
return l(t1, t2) op A$.fv5${  
return l(t)[r(t)] //Ai.Q.J[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Gs2p5nL<  
3/JyUh?  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: vs6,  
单目: return f(l(t), r(t)); I^Z8PEc+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [_xyl e  
双目: return f(l(t)); dGwszziuK  
return f(l(t1, t2)); htP|3B  
下面就是f的实现,以operator/为例 1nPZ<^A&@  
w{ `|N$  
struct meta_divide #0;HOeIiH  
  { j8 C8X$  
template < typename T1, typename T2 > _#o' +_Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }1-I[q6  
  { zdSh:  
  return t1 / t2; -RJE6~>'\  
} irTv4ZE'+l  
} ; 0uCT+-  
vw<K}z  
这个工作可以让宏来做: Q+i\8RJ  
S'B6jJK2x  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ xv7"WFb  
template < typename T1, typename T2 > \ ;3C:%!CdA]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;7Oi!BC  
以后可以直接用 X5g[ :QKP7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) K t#,]]  
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 DG;y6#|p  
(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。。。) VhEMk\  
,)~E>[=+  
[&Hkn5yq  
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 %~*jae!f  
g<\z=H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _x1EZ&dh  
class unary_op : public Rettype q6`G I6  
  { 8O1K[sEjui  
    Left l; H^1gy=kdj  
public : 7 gB{In0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /)uM[ dnai  
NE|[o0On  
template < typename T > GbU@BN+_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^+?|Qfi  
      { )y7_qxwbV  
      return FuncType::execute(l(t)); em2_pq9q  
    } M,:Bl}  
5|$a =UIR  
    template < typename T1, typename T2 > > 8]j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LZ*R[  
      { ZEbLL4n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =FW5Tkw0  
    } AW5iV3  
} ; y,+[$u7h  
DlE_W+F  
e<gx~N9l'  
同样还可以申明一个binary_op U=Bn>F}y\  
>qT'z$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > klWYuStZ  
class binary_op : public Rettype k5+]SG`]]  
  { ;BH>3VK  
    Left l; J7-^F)lu-  
Right r; n<V1|X  
public : Uz8hANN0_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r{+aeLu  
g?q KNY  
template < typename T > %Ny) ?B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FuP/tTMU1a  
      { =?0QqCjK)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); e9u@`ZC07  
    } dYOF2si~%  
3/M.0}e  
    template < typename T1, typename T2 > #-u [$TA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %6 =\5>  
      { :,*eX' fH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1(`M~vFDK  
    } hhR aJ  
} ; &:?e&  
9(VRq^Z1  
BH:  
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 r>qA $zD^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 w!q&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) I6OSC&A`  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 CdhSp$>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! JE%A|R<Jl  
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。。。 ?p8k{N(1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 r!/0 j)  
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) .?#uxd~>  
下面是修改过的unary_op dU;upS_-  
{^RG% &S  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > w4MwD?i]R  
class unary_op @eQld\h'  
  { VTh$a_P>  
Left l; Go+[uY^  
  q/6UK =  
public : &y:CW>T$/X  
<Dw]yGK@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6 `puTL?  
+ Oobb-v  
template < typename T > ~mILA->F  
  struct result_1 _C+DBA  
  { MguL$W&l  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -2NwF4VL  
} ; h$h]%y  
Ge}$rLu]0  
template < typename T1, typename T2 > Ob&W_D^=N  
  struct result_2 r*cjOrvI  
  { -ID!pTvW  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P79R~m`  
} ; M4<+%EV}  
kr_oUXiX  
template < typename T1, typename T2 > I($,9|9F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mCb 9*|  
  { ~'BUrX\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [n:PNB  
} cCng5Nq,c  
6/y* 2z;  
template < typename T > ZC\mxBy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $Qq_qTJu?G  
  {  ~u/@rqF  
  return OpClass::execute(lt(t)); 41;)-(1  
} ic~Z_?p  
{,V$*  
} ; @P70W<<  
OJ[rj`wrW^  
A +!sD5d  
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 Gc5VQ^]  
好啦,现在才真正完美了。 IvSn>o  
现在在picker里面就可以这么添加了: F X 1C e  
7s]Wq6  
template < typename Right > ]%XK)[:5_=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const '?}R4w|)  
  { tP]q4i  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^-L{/'[8M  
} rsSue_Q  
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。 p+D=}O  
b{HhS6<K?  
Qu_EfmN|  
i ^S2%qz  
y*KC*/'"  
十. bind PdM*5g4  
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。 '(9YB9 i  
先来分析一下一段例子 ]piM/v\  
.v7`$(T  
T:#S86m  
int foo( int x, int y) { return x - y;} k.>6nho`TV  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,|x\MHd?t_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >r:X~XnRUj  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Kfd_uXL>  
我们来写个简单的。  tJ1-DoU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4.k`[q8  
对于函数对象类的版本: y$h"ty{g  
A5+5J_)*  
template < typename Func > _@|fva&s,;  
struct functor_trait AgI>  
  { HwW6tQ  
typedef typename Func::result_type result_type; U 1F-~ {r  
} ; 7%opzdS#  
对于无参数函数的版本: #[,= 1Od(q  
d q pgf@  
template < typename Ret > =jG?v'X  
struct functor_trait < Ret ( * )() > G:hU{S7  
  { a],h<wGEx  
typedef Ret result_type; d"!yD/RD  
} ; l qXc  
对于单参数函数的版本: tWRf'n[+]  
%ph"PR/t?  
template < typename Ret, typename V1 > 7%tR&F -u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > THr8o V5  
  { c'~[!,[b<  
typedef Ret result_type; Ut':$l=  
} ; ~%KM3Vap  
对于双参数函数的版本: 9RB`$5F ;  
'2wCP EC  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > kXCY))vnn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > )DRkS,I  
  { 4n4j=x]@  
typedef Ret result_type; \AHY[WKx  
} ; ,M{Q}:$+4  
等等。。。 QD}1?)}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy U%n,XOJ  
p70,\&@3  
template < typename Func > Y^X:vI  
struct func_return Np)ho8zU  
  { RCCv>o  
template < typename T > F1\`l{B,\  
  struct result_1 7 {nl..`  
  { fo;6huz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y,^";7U  
} ; 1h{>[ 'L  
\"J?@  
template < typename T1, typename T2 > (`F|nG=X  
  struct result_2 jF4csO=E  
  { (>mi!:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?^Pq/VtZ  
} ; ki`8(u6l  
} ; 6#O#T;f)  
/'mrDb_ip  
=9fEv,Jk  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 SF"#\{cjj  
CQ$::;  
template < typename Func, typename aPicker > /M]eZ~QKD  
class binder_1 sK`< kbj  
  { >eRZ+|k?N  
Func fn; "0b?+ 3_{G  
aPicker pk; x'zihDOI  
public : 0s )cVYppe  
KjBOjD'I  
template < typename T > jp% +n  
  struct result_1 NWb} OXK/  
  { TbMdQbj}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !5? m  
} ; =MCNCV/<  
f.J 9) lfb  
template < typename T1, typename T2 > TZ:34\u   
  struct result_2 +8^5C,V  
  { 5St`@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i,([YsRuou  
} ; eQ$e*|}"m  
{:,_A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} & &6*ez  
luibB&p1  
template < typename T > L 43`^;u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ut]2`8-  
  { 6zv;lx0<D&  
  return fn(pk(t)); amMjuyW  
} GKiq0*/M  
template < typename T1, typename T2 > {=s:P|ah  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "havi,m  
  { ob)Q,;8R  
  return fn(pk(t1, t2)); E(% XVr0W  
} AfUZO^<  
} ; qQL.c+%L  
5dqQws-,?1  
qw|JJ  
一目了然不是么? o>@=N2n  
最后实现bind sZ]'DH&_(  
kJI3`gS+  
5/ tj  
template < typename Func, typename aPicker > /731.l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) J`YnT  
  { v#iFQVBq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Cy<T Vk8  
} L'13BRu`  
&S<? 07Z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 x)j/  
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。 I$+%~4  
ax<g0=^R  
十一. phoenix LE8K)i  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: w~4 z@/^"p  
=x=1uXQv5  
for_each(v.begin(), v.end(), yQ8M >H#J  
( ;&If9O 1  
do_ O;UiYrXU  
[ 8n;kK?  
  cout << _1 <<   " , " @55bE\E?@  
] ^I@ey*$  
.while_( -- _1), ]Mn&76 fu  
cout << var( " \n " ) `<S/?I8  
) (~=Qufy  
); 'CS^2Z  
mr@_ %U  
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: ftO+.-sm<  
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 {-o7w0d_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D}mo\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: F='Xj@&O  
;&K3 [;a  
c=jcvDQ6W  
template < typename Cond, typename Actor > NR ;q`Xe-  
class do_while A * a{  
  { A(q~{  
Cond cd; |VTWw<{LX  
Actor act; V/`#B$6  
public : l{nB.m2  
template < typename T > )\um "l*\c  
  struct result_1 =]!8:I?C<  
  { ,D:iQDG^  
  typedef int result_type; $/NGNkl[  
} ; C]yvK}  
o~Bk0V=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} zA2UFax=  
lO551Y^  
template < typename T > PZKbnu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const & 6`  
  { PXOrOK  
  do T^KCB\\<  
    { 2.^7?ok  
  act(t);  qJsQb  
  } .Q l;(Wyl  
  while (cd(t)); %T3j8fC{s  
  return   0 ; )3k)2XF  
} FI3sLA  
} ; U,oD44  
{[l'S  
'}wG"0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). O4lxeiRgC  
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。 )fxo)GS  
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。 1i5 vW-'4  
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。 D /,|pC  
下面就是产生这个functor的类: fG u5%T,  
6&i[g  
Q.j-C}a  
template < typename Actor > 3m-edpH  
class do_while_actor 1h#w"4  
  { I'KR'1z 9  
Actor act; R=2 gtW"r  
public : ^JYF1   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #n U@hOfg  
Wwn5LlJ^  
template < typename Cond > 0z#l0-NdQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; k$9Gn9L%  
} ; 2N6Pa(6  
[{6&.v  
/V#MLPA  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5A0K V7N5  
最后,是那个do_ nG&w0de<>  
T+ &x{+gZ  
h1Ke$#$6  
class do_while_invoker sq8tv]  
  { H @3$1h&YS  
public : !1ie:z>s  
template < typename Actor > d+gk q\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const yrxx+z|wR  
  { 0hH Iz4(  
  return do_while_actor < Actor > (act); oN1!>S9m  
} <[ g$N4  
} do_; x]yHBc  
')5jllxv  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? iqU.a/~y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 w3>Y7vxiz`  
最后来说说怎么处理break和continue ,gFL Wb`B'  
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。 HB/ _O22  
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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