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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Kn1u1@&Xd  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 B/Q>i'e  
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, e$ QMR.'  
=7kn1G.(  
H9BqE+  
t vW0 W  
  class filler \jZmu  
  { B&KIM{j\  
public : cRag0.[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} rKOa9M  
} ; {='wGx  
wS$ 'gKA6  
{Eo Z }I  
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: V$$9Rh  
1=>b\"P#E  
k'F*uS  
\(^]R,~*!b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _E0yzkS  
2C"i2/NH'  
c?c"|.-<p  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 YGyw^$.w  
-`spu)  
9"D t3>Z  
4Rp[>}L  
二. 战前分析 }(na)B{m  
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。 sy(bL _%  
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 ~(c<M>Q8  
:SMf (E 5  
.}!.: |  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); MfI+o<{r  
  /* --------------------------------------------- */ .VmRk9Z  
vector < int *> vp( 10 ); *fyaAv  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (Cti,g~  
/* --------------------------------------------- */ "f3mi[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); D&N3LH  
/* --------------------------------------------- */ vgNrHq&2q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); h^WMv *2  
  /* --------------------------------------------- */ ]w-W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +-V4:@  
/* --------------------------------------------- */ )P+<=8@a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #MMp0  
1!+0]_8K  
O#8lJ%?  
X,8Zn06M  
看了之后,我们可以思考一些问题: Y!(w.G  
1._1, _2是什么? 7oL:C  
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。 (o\D=!a  
2._1 = 1是在做什么? ,(hP /<  
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。 vON7~KA  
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。 #~|esr/wf  
Mac:E__G  
YWANBM(v+  
三. 动工 p NQ@aJ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &=Y%4 vq  
8JMxA2tZhG  
n-wOLH  
cqb6]  
template < typename T > hJ4 A5m.  
class assignment axXR-5c  
  { ;'!h(H  
T value; r24 s_  
public : kMa|V0  
assignment( const T & v) : value(v) {} Z0V6cikW6  
template < typename T2 > 54s90  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0(uba3z  
} ; @'J~(#}  
Z#;\Rb.x7  
hn&NypI  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5!6iAS+I  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _|{pO7x]oG  
i MS4<`  
7{rRQ~s&g9  
S~g "  
  class holder $qoal   
  { 4!M0)Nix  
public : `RqV\ 6G+  
template < typename T > 0V2~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Us>n`Lj@  
  { ]h=y  
  return assignment < T > (t); JQ]MkP  
} BMU#pK;P]  
} ; KWw?W1H  
z5f3T D6,  
r)G)i;;~*  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: m&_!*3BAG  
|Y+[_D}  
  static holder _1; [Fd[(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *unJd"<*&@  
ZmaW]3$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3/su1M[  
而不用手动写一个函数对象。 6k1_dRu  
lqoVfj'6M  
w-wJhc|  
Ojp|/yd^YL  
四. 问题分析 iA"H*0  
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。 #vcQ =%;O  
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。 SR/ "{\C  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 URyY^+s  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8 vvNn>Q  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 DeN$YE#*  
5XNFu C9E  
五. 问题1:一致性 3KKq1][  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| &e4EZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 AeW_W0j  
D rouEm  
struct holder yyjgPbLN=  
  { 61z^(F$@  
  // Wb{8WPS  
  template < typename T > `~qVo4V6Z  
T &   operator ()( const T & r) const 1lv. @-  
  { lIatM@gU  
  return (T & )r; 8{Wh4~|+  
} s:sk`~2<gd  
} ; ).r04)/  
g$Ns u:L  
这样的话assignment也必须相应改动: myZ8LQ&  
z-kB!~r  
template < typename Left, typename Right > YtT:\#D  
class assignment rf2-owWN  
  { `?(9Bl  
Left l; $0;Dk,  
Right r; +]# p m9  
public : (ZK(ODn)i  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ur/:aI  
template < typename T2 > `lE8dwL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } L?hWH0^3  
} ; }RkD7  
 ] 2lh J  
同时,holder的operator=也需要改动: @p7*JLO  
F[oTc^dr  
template < typename T > !*B1Eo--cN  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]1KF3$n0  
  { ::k/hP9.^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); sHMZ'9b  
} H|B4.z  
(w, Gv-S  
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。 h4? 'd+K  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;e ^`r;]  
iD!]I$  
return l(rhs) = r; 2-u9%  
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。 Bf6\KI<V2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'uF"O"*  
E`UEl$($  
template < typename Tp > nOUF<DNQ  
class constant_t C C`Y r  
  { >z69r0)>  
  const Tp t; cpBTi  
public : !W45X}/o  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} oOy_2fwZPp  
template < typename T > j}@n`[V1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ns !Mqcm  
  { JXF@b-c  
  return t; ^y&sKO  
} 1bJrEXHXy  
} ; #ZpR.$`k  
i}e OWi  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 x-=qlg&EI  
下面就可以修改holder的operator=了 By}>h6`[  
BjCg!6`XF  
template < typename T > x]jJ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const X/`M'8v.%  
  { nfjwWDH  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); A;C)#Q/  
} G8!* &vR/  
7 a_99? J  
同时也要修改assignment的operator() \TXCq@  
%u02KmV.  
template < typename T2 > 5Qgh\4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =LMM]'no,  
现在代码看起来就很一致了。 .Zv uhOn^  
Q96^rjY  
六. 问题2:链式操作 qEV>$>}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 VTvNn  
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。 a/H|/CB 3  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 rnTjw "%  
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。 $y+Bril5W  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct o@tc   
X=i",5;  
template < typename T > ]B r 6!U4~  
struct result_1 g\lEdxm6Sj  
  { ;B !u=_'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; YA%0{Tdxz  
} ; V'&`JZK6  
ww$Ec  
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: ua>YI  
\J,pV  
template < typename T > O4A{GO^q  
struct   ref #=\nuT'oy  
  { /#I~iYPe  
typedef T & reference; uiIS4S_  
} ; 80;^]l   
template < typename T > lcYjwA  
struct   ref < T &> C;NG#4;'  
  { -7:_Dy  
typedef T & reference; K/ 5U;oC  
} ; 1=Nh<FuQ  
ct![eWsuB  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2VyJ  
l's*HExR  
template < typename T > b;%>?U`>p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :927y  
  { rGb<7b%  
  return l(t) = r(t); R;EdYbiF b  
} Y('?Z]  
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。 ,@4~:OY  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 eT6T@C](  
_/`H<@B_U  
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 G2BB]] m3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Kk9W=vd  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 s'Wu \r'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 n!$zO{P  
最后的布局是: A9\(vxxOpC  
                Add .DG`~Fpk  
              /   \ UY$Lqe~  
            Divide   5 8%Hc%T[RnT  
            /   \ lLi)?  
          _1     3 N-:.z]j#_  
似乎一切都解决了?不。 S{#L7S  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 K]c\3[vR  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 8*Ke;X~N  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: |g,99YIv>  
WYXh1_nyk  
template < typename Right > '| rhm  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ztb?4f q6)  
Right & rt) const RJk42;]  
  { nBJ'ak   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Uon^z?0A  
} hWD%_"yhd  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -b$m<\0*  
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。 4(D/~OG-6  
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。 ]<Kkq !  
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。 " ';K$&,[  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 *~SanL\  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Q.Xs%{B  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: iw\yVd^]:k  
'K*. ?M  
template < class Action > ]L{diD 2G  
class picker : public Action BH\!yxK  
  { _-5|"oJ  
public : <b#1L  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @Z2^smf  
  // all the operator overloaded o4F(X0  
} ; zW9/[Db  
&ku.Q3xGs  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 +nU=)x?38  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 33z^Q`MTC  
IB\O[R$x  
template < typename Right > !@3"vd{^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _`.Wib+  
  { Ev>P|k V&A  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2D)B%nM[  
} 'B yB1NL  
#bCQEhCy  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1=z6m7@'-  
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。 4U>g0  
:Fh#"<A&&  
template < typename T >   struct picker_maker l#bE_PD;  
  { BHNEP |=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +*L<"@  
} ; k$3Iv"gbx  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Cm%|hk>fQ  
  { </]a`h]  
typedef picker < T > result; #sM`>KG6T1  
} ; / ?Hq  
x@#aOf4<U  
下面总的结构就有了: ~1:_w ni  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ^2C \--=;  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 yIYQ.-DkS+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _?v&\j  
至此链式操作完美实现。 !q!5D`  
tE WolO[\  
7A"v:e  
七. 问题3 ,s`4k?y  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 4@r76v}{  
G3dA`3  
template < typename T1, typename T2 > w8}jmpnI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )m_q2xV  
  { l/-qVAd!q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wQX18aF/#d  
} H/}W_ h^^  
bJoP@s  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: O;+ sAt  
L(o#)I>j  
template < typename T1, typename T2 > =*{Ii]D  
struct result_2 k&lfxb9pd  
  { 1+ 9!W  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]FEDAGu  
} ; }'`}| pM$  
oy\U\#k   
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? .<4U2h  
这个差事就留给了holder自己。 QD^q\9U[  
    (;9j#x  
hip't@.uE  
template < int Order > >u+%H vzc  
class holder; |eI!wgQx  
template <> p^k*[3$0  
class holder < 1 > DT3"uJTt  
  { u0F{.fe  
public : KAg-M#  
template < typename T > 9AJ"C7  
  struct result_1 K57u87=*X?  
  { MU:q`DRr  
  typedef T & result; =[,EFkU?B  
} ; MdhD "Q  
template < typename T1, typename T2 > MY'T%_i d  
  struct result_2 B?l 0u  
  { 9Ed=`c  
  typedef T1 & result; x>tsI}C  
} ; @%jY  
template < typename T > c 5 `74g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e$7KMH=  
  { *alifdp  
  return (T & )r; {Z1KU8tp  
} {q! :t0X.Y  
template < typename T1, typename T2 > dU-nE5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zX]l$Q+  
  { .d6b ?t  
  return (T1 & )r1; 7%Ou6P$^fr  
} KW!+Ws  
} ; gx8i|]  
Tvt(nWn(H1  
template <> 5Od&-~O  
class holder < 2 > &"( zK"O  
  { T: SqENV  
public : ?&!e f {  
template < typename T > ,Xxp]*K2  
  struct result_1 3wg1wl|  
  { 6O_l;A[=1  
  typedef T & result; NOmFQ)/ &  
} ; rl,i,1t  
template < typename T1, typename T2 > _nM 7SK  
  struct result_2 Hk'R!X  
  { /U} )mdFm  
  typedef T2 & result; "RTv[n!  
} ; .FN 6/N\  
template < typename T > W ", yq|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b=5ZfhIg[  
  { %C_c%3d  
  return (T & )r; kbo9nY1k g  
} &?}A/(#  
template < typename T1, typename T2 > ~C>clkZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a$\ Bt_  
  { H@b4(6  
  return (T2 & )r2; nok-![  
} "'C5B>qO  
} ; 9h/Hy aN  
sX-@ >%l  
c dWg_WBC  
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> >。 ?aI. Z+#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: M:dH>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !f]kTs]j~  
H%>^_:h  
return l(i, j) = r(i, j); Lrmhr3 w5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) > `mV^QD  
%=$Knc_!T^  
  return ( int & )i; >.I9S{7  
  return ( int & )j; uA V7T/'  
最后执行i = j; WrS>^\:  
可见,参数被正确的选择了。 ra2{8 x  
zI\+]U'  
ksTK'7*  
34Cnbtq^  
P&Uj?et"  
八. 中期总结 ;/t~MH  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: %w?C)$Kn\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $ w+.-Tr  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =sAU5Ag68  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor GS7'pTsYH  
:5BCW68le  
}1%%`  
T$<yl#FY  
r-*j"1 e  
N.0g%0A.D  
九. 简化 zXU g(xu  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 @vB-.XU  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _90<*{bt.  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: `<kB/T  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 O8cZl1C3  
  +-*/&|^等 @|5B}%!  
2. 返回引用。 ioEjbqD<  
  =,各种复合赋值等 ?^2nrh,n+  
3. 返回固定类型。 &er,Wyc(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Y`(~eNX^%  
4. 原样返回。 M6bM`wHH>  
  operator, {3.n!7+  
5. 返回解引用的类型。 CRD=7\0(D+  
  operator*(单目) 5E*Qqe  
6. 返回地址。 "vg.{  
  operator&(单目) jgS3#  
7. 下表访问返回类型。 z~==7:Os  
  operator[] D/JSIDd  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 q#SEtyJL  
  operator<<和operator>> 3=^)=yOd  
wph8ln"C-  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ~9xkiu5~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ; O(Ml}z  
>rJ**y  
template < typename Left > cGR)$:  
struct value_return <*WGvCh%w  
  { 3fA+{Y8S  
template < typename T > IsShAi  
  struct result_1 TZ `Ypi7r  
  { KVr9kcs  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; GzBPI'C  
} ; ,k=8|=aF  
seRf q&  
template < typename T1, typename T2 > /.=aA~|  
  struct result_2 @56*r@4:q  
  { 6yO5{._M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {M7`"+~w  
} ; .6LRg  
} ; 5 ba e-  
>MSK.SNh  
fVf:voh  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9D Nd} rXO  
wy8Q=X:vP  
下面我们来剥离functor中的operator() NbTaI{r  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ck%YEMs  
Vo+.s#wN`h  
return l(t) op r(t) M@P%k`6C  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {Z7ixc523  
return op l(t) ^yqRa&  
return op l(t1, t2) dJ/gc"7aO  
return l(t) op !h|,wq]k  
return l(t1, t2) op ,Q3OQ[Nmh  
return l(t)[r(t)] ivn2   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] x0jaTlU/  
!icI Rqcf=  
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: w-2#CX8jY  
单目: return f(l(t), r(t)); s^SU6P/ ]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "(vK.-T  
双目: return f(l(t)); \HkBp& bqK  
return f(l(t1, t2)); ?QzL#iO }h  
下面就是f的实现,以operator/为例 +/l@o u'  
_hJdC|/   
struct meta_divide lS#: u-k  
  { &M@c50&%  
template < typename T1, typename T2 > <\fA}b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?|/K(}  
  { dQZdL4  
  return t1 / t2; ^_g%c&H  
} !LM`2|3$  
} ; :o8|P  
4hLk+z<n  
这个工作可以让宏来做: L\UGC%]9  
"]kzt ux  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ &P>& T  
template < typename T1, typename T2 > \ !02y'JS1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; aL*MCgb'  
以后可以直接用 [Eccj`\e g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %OB>FY:|  
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 IW&*3I<K  
(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。。。) 0ju-l= w  
> Xh=P%  
jex\5  
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 !=PH5jTY  
@TD=or .&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U#S-x5Gn  
class unary_op : public Rettype 2 oV6#!{Z  
  { [DDe}D3C  
    Left l; /RMtCa~  
public : 9jY+0h*uP  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +])<}S!M  
ej@4jpHQN  
template < typename T > U5TkgHN{y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 88,hza`#V  
      { Hg<aU*o;  
      return FuncType::execute(l(t)); iE HWD.u  
    } (]T[n={Y  
pe0ax- Zv  
    template < typename T1, typename T2 > }/&Zo=Q$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :$k1I-^R  
      { ]' [:QGr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Sn4xv2/  
    } y< j7iN  
} ; wK7w[Xt  
j5" L  
y0(.6HI  
同样还可以申明一个binary_op G4*&9Wo  
^)Awjj9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5,s@K>9l;  
class binary_op : public Rettype (lS[a  
  { ZD'mwj+K  
    Left l; hnB`+!  
Right r; a>W++8t1 ;  
public : kP+,x H)1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /;+\6(+X  
fdX|t "oz  
template < typename T > ][tR=Y#&y5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ar\|D\0V  
      { d/j?.\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); >'W,8F  
    } p+|8(w9A${  
Z!~_#_Ugl  
    template < typename T1, typename T2 > ;$zvm`|:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .Z'NH wCy  
      { \%Y`>x.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); NQ;X|$!zH  
    } VBPtM{ g  
} ;  f_n  
|8~)3P k  
k(^TXUK\o  
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 CEkUXsp  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 bRyxP2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2( 0%{*m  
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。 1E / G+pm  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! J^yqu{  
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。。。 4gC(zJ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @O'NJh{D`  
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) }Vob)r{R@  
下面是修改过的unary_op HVoP J!K3  
)Jk$j  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > d]E={}qo&  
class unary_op ;YY<KuT  
  { f4\$<g/~  
Left l; jY%.t)>)  
  TMY. z  
public : ,'HjL:r  
RHn3\N  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M0xhcU_  
G.<0^q,  
template < typename T > WwTl|wgvyI  
  struct result_1 qMVuFw Phi  
  { yOQae m^O  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; h[iO'Vq  
} ; iYvzZ7 8f  
"*D9.LyM  
template < typename T1, typename T2 > {+_p?8X  
  struct result_2 g$#A'Du  
  { ~mt{j7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t?-a JU  
} ; r'#!w3*Cy  
Qd YYWD   
template < typename T1, typename T2 > u28$V]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JD0s0>q_  
  { aV|V C $  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); h M7 SGEV  
} 9#P~cW?  
i"iy 0 ?  
template < typename T > K/Yeh<_&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t !6sU]{  
  { R|8L'H+1x  
  return OpClass::execute(lt(t)); #~/9cVm$  
} (0Br`%!F  
.6$=]hdAp  
} ; Uv>e :U7;  
1ow,'FztPt  
tjRw bnT"  
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 4[x` \  
好啦,现在才真正完美了。 \ [OB.  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8%u|[Si;  
$`7Fk%#+e  
template < typename Right > 6M7GPHah  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0n6eWwY  
  { R[l`# I  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); v5\ALWy+p  
} [Z2[Iy  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 \^9n&MonM  
e#k rr  
1)h<)  
AN:s%w2  
fi>.X99(G  
十. bind 7Ko*`-p  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 'D`lVUB  
先来分析一下一段例子 qGV(p}$O  
2>^(&95M  
wM N;<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} CQ.C{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `lOW7Z}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^&86VBP  
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。 E"p _!!1  
我们来写个简单的。 H/M]YUs/3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: p<'pqf  
对于函数对象类的版本: k"gm;,`  
-f ~1Id  
template < typename Func > =|Qxv`S1  
struct functor_trait n=JV*h0  
  { oKGF'y?A>  
typedef typename Func::result_type result_type; Ru#pJb(R  
} ; Ih.)iTs~%  
对于无参数函数的版本: bcwb'D\a  
:TP4f ?FA  
template < typename Ret > +{=U!}3|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > A9@coP5  
  { zL}`7*d:v  
typedef Ret result_type; --"5yGOL  
} ; [^}bc-9?i  
对于单参数函数的版本: zfI{cMn'J  
YI*H]V%w  
template < typename Ret, typename V1 > h@*I(ND<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~a2|W|?  
  { {aV,h@>  
typedef Ret result_type; >6&Rytcc]  
} ; $Bc3| `K1v  
对于双参数函数的版本: q {   
> O?<?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .YvIVQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {na>)qzKP  
  { VhLfSN>W  
typedef Ret result_type; 9eHqOmz  
} ; 4@\$k+v  
等等。。。 MtPdpm6\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy mDp8JNJNE  
{ g[kn^|  
template < typename Func > ._j?1Fw`  
struct func_return |P& \C8h  
  { f,6V#,  
template < typename T > Q.jThP`p  
  struct result_1 -wx~*  
  { :%AEwRZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @N<h`vDa  
} ; dQrz+_   
;AVIt!(L~V  
template < typename T1, typename T2 > LU8[$.P  
  struct result_2 ( 1  
  { 5c}loOq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o-&0_Zq_  
} ; W+8s>  
} ; r7V !M1  
bM?29cs  
GSSmlJ`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8EJP~bt  
/DHV-L  
template < typename Func, typename aPicker > L1G)/Vkw  
class binder_1 ADOA&r[  
  { tN)t`1_j  
Func fn; )f^^hEIS  
aPicker pk; AZik:C"Q  
public : |N6.:K[`  
K% snE7X?)  
template < typename T > \Ezcr=0z{j  
  struct result_1 3:#6/@wQ  
  { sqV~ Dw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \i-CTv6f  
} ; -CFy   
m##!sF^k~J  
template < typename T1, typename T2 > KrG,T5  
  struct result_2 NhTJB7  
  { >iG3!Td)y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; HrZX~JnTmf  
} ; :|ah u  
6XCFL-o-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ja&S_'P[  
KlS#f  
template < typename T > aY .cx1"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (xTGt",_Jo  
  { 0k5uqGLXe  
  return fn(pk(t)); k$f2i,7'  
} 4:**d[|1  
template < typename T1, typename T2 > +hispU3ia  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OXKV6r6f  
  { d)Z&_v<|  
  return fn(pk(t1, t2)); o+XQMg  
} +`1~zcu  
} ; OR $i,N|  
ue+{djz[4  
z>y# ^f)r  
一目了然不是么? #l- 0$  
最后实现bind 0J466H_d{  
[Pjitw/?  
v#s*I/kw  
template < typename Func, typename aPicker > z6B#F<h  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]=i('|YG  
  { D{y7[#$h$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); H=~7g3  
} PrfG  
0n kC%j  
2个以上参数的bind可以同理实现。 yVXVHCB  
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{QHG 3  
Z1 ($9hE>  
十一. phoenix Z.Dg=>G]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?D)$O CS  
Dyo^O=0c  
for_each(v.begin(), v.end(), W,80deT  
( O8" t.W  
do_ o%;ly  
[ GB pdj}2=  
  cout << _1 <<   " , " n=$ne2/  
] *ej< 0I{  
.while_( -- _1), KDGrX[L:6  
cout << var( " \n " ) kkb+qo  
) b$*2bSdv0<  
); W|zPV`  
"zXrfn  
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: {n|Uf 5  
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 rMjb,2*rC7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 kF,ME5%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )Qe]!$tqfD  
I 2OQ  
`T1bY9O.  
template < typename Cond, typename Actor > =6=:OId  
class do_while =v<A&4  
  { 0QfDgDX  
Cond cd; C$C>RYE?.  
Actor act; + %K~  
public : 7j=KiiI  
template < typename T > A:Gd F-;[  
  struct result_1 9c,/490Q  
  { z6d0Y$A G  
  typedef int result_type; %3t;[$n#  
} ; Piwox1T ;  
uCuB>x&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} X2% (=B  
W1)<!nwA  
template < typename T > W+"^!p|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0MxK+8\y  
  { YtWw)IK  
  do mDbTOtD  
    { z9OpxW@Ou  
  act(t); >!']w{G  
  } z^&$6c_  
  while (cd(t)); ZbdGI@  
  return   0 ; >D~8iuy]8.  
} |%F4`gz8KP  
} ; &^HVuYa.0  
0pEM0M  
(&v|,.c^)1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). nIfAG^?|*  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 F |5Au>t  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 oCI\yp@a  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ,5}w]6bCr  
下面就是产生这个functor的类: |Z2"pV  
TKsP#Dt/  
1>L'F8"  
template < typename Actor > #Y'b?&b  
class do_while_actor 6\K\d_x  
  { Y[}A4`  
Actor act; * O?Yp%5NH  
public : Q#qfuwz  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} u'_}4qhCC;  
2?Jw0Wq5D  
template < typename Cond > .S/zxf~h  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0}`-vOLd-  
} ; ##xvuLy-6  
3Os0<1@H  
em0Y'J  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 kAPSVTH$v  
最后,是那个do_ ?{`7W>G  
m&xVlS  
]Z6? m  
class do_while_invoker S`FIb'J  
  { Dr%wab"yy  
public : %3#C0%{x  
template < typename Actor > "Z,T%]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const l,l6j";ohd  
  { _<sN54  
  return do_while_actor < Actor > (act); leH 7II9  
} VR&dy|5BO  
} do_; &V <f;PF(I  
Xz)F-C27h  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,&M#[>\(3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 p?cc Bq  
最后来说说怎么处理break和continue dz +Dk6"R  
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。 ,~ZD"'*n6g  
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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