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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda " R=,W{=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 W7\s=t\  
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, ji8)/  
~8A !..Z  
^ UB*Q  
ZxDh94w/  
  class filler B7y^)/  
  { I%8>nMTJ  
public : ;,OZ8g)LH  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} w=|"{-ijo  
} ; Eku+&f@RB  
I1J/de,u  
8p91ni'  
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: bL6, fUS  
w &b?ze{  
Hzn6H4Rc  
P+9%(S)L3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); i]8+JG6  
u0s25JY.%  
,MmX(O0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 KtR*/<7IC  
<i!:{'%  
MBjo9P(  
T@{ }!  
二. 战前分析 L/39<&W  
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。 'yIz<o  
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 8<2 [ F  
B %L dH  
h#e((j3-2Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }$5e!t_K  
  /* --------------------------------------------- */ ZLN79r{T  
vector < int *> vp( 10 ); gq:2`W&5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); kuQ+MQHs  
/* --------------------------------------------- */ hFLLg|@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); aR c2#:~;  
/* --------------------------------------------- */ @hz~9AII9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,`su0P\%#.  
  /* --------------------------------------------- */ :S_3(/} \  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); JX $vz*KF  
/* --------------------------------------------- */ Qf$3!O}G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1( nK|  
]b&"](A  
vz87]InI  
v}>5!*  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0v"h /  
1._1, _2是什么? [VL+X^  
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。 ^! r<-J  
2._1 = 1是在做什么? Z~s"=kF,  
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。 W "}Cfv  
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。 A4|L;z/A[h  
H[;\[ 3  
m })EYs1  
三. 动工 @D3|Ak1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: kJfMTfl,  
Jh6 z5xUV  
p10i_<J]=  
]Av)N6$&-Z  
template < typename T > C8oAl3d+h  
class assignment =Felo8+   
  { iN]#XIQ%  
T value; b-Uy&+:X*d  
public : HUuZ7jJwf  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3<:m;F*#  
template < typename T2 > X1N*}@:/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :#pfv)W6t  
} ; [ELg:f3}5  
s2N~p^  
1P '_EJ]M  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =]Vrl-a`^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q=}U  
Bq# l8u  
m0$~O5|4  
q>^x ,:L  
  class holder l` M7a9*U  
  { G*].g['  
public : zmEg4v'I  
template < typename T > ^5-8'9w  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const cCWk^lF],  
  { 1#OM~v6B  
  return assignment < T > (t); 7hLdCSX  
} &.4m(ZX  
} ; U5f<4I  
:}[RDF?  
9D+B~8[SQ  
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: HZ8k%X}1  
/^jV-Z`  
  static holder _1; w<54mGMOLr  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 l^WPv/}?  
6.>l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F%s'R 0l  
而不用手动写一个函数对象。 rf[w&~R  
NMCMY<o  
_go1gf7  
HT@/0MF{J  
四. 问题分析 0)Wrfa  
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。 /CT g3Q"KQ  
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。 m~x O;_m  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6t0-u~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *(pmFEc  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *^WY+DV  
017(I:V?(:  
五. 问题1:一致性 =w#sCy  
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?| uz8Y)b  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /#]4lFk:h  
x*}*0).  
struct holder omEnIfQSO  
  { 1TIP23:  
  // d#OE) ,`  
  template < typename T > d_r1 }+ao  
T &   operator ()( const T & r) const ^7zXi xp  
  { 54geU?p0  
  return (T & )r; '*XX|\.  
} g,,'Pdd7Pn  
} ; $RJpn]d j  
? 016  
这样的话assignment也必须相应改动: N%K%0o-  
?--EIA8mfp  
template < typename Left, typename Right > nsM :\t+ p  
class assignment <dAD-2O+  
  { q/N1q&  
Left l; 9}_ccq  
Right r; 6k%Lc4W  
public : ,f(:i^iz!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A['0~tOP  
template < typename T2 > 4#c-?mh_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } WdvXVF  
} ; (='e9H!3D  
 zG0191f  
同时,holder的operator=也需要改动: q8 _8rp-@  
<JyF5  
template < typename T > d4]9oi{}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w]ZE('3%W  
  { |5h~&kA  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); iXJ3B&x  
} X u+^41  
{;T7Kg.C  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ~$ FgiW  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 UOwEA9q%  
E2Jmo5yJR  
return l(rhs) = r; L=1~)>mP  
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。 |[lmW%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: BA 9c-Ay  
Qe6'W  
template < typename Tp > vXP+*5d/ K  
class constant_t =8!FY"c*  
  { Munal=wL  
  const Tp t; 3gcDc~~=  
public : 1q Jz;\wU  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /eI]!a  
template < typename T > =bwuLno>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =OUms@xcE  
  { n(}zq  
  return t; XX:?7:j}[8  
} *Mg. * N  
} ; [Jjb<6[o  
~s[St0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Ld?-Ik~fF>  
下面就可以修改holder的operator=了  \W',g[Y:  
`1T?\  
template < typename T > -? |-ux  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const U/|;u;H=  
  { 4EZl (v"f`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2VgDM6h  
} d>f.p"B.gj  
0kp#+&)+  
同时也要修改assignment的operator() Q-qM"8I  
.e,(}_[[<  
template < typename T2 > A3#^R%2)W  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } bx5f\)  
现在代码看起来就很一致了。 3r[}'ba\  
NPFrn[M$  
六. 问题2:链式操作 R;{y]1u  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5jb/[i^V  
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。 "iC*Eoz#.  
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。 j18qY4Gw)  
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。 \`!M5FJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >n^| eAH  
\>%.ktG  
template < typename T > REe<k<>p~  
struct result_1 >Wbt_%dKy  
  { l1utk8'-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; :4(.S<fH)-  
} ; MBO3y&\S4  
'0juZ~>}  
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: TO|&}sDh  
u0M? l  
template < typename T > GF3"$?Cw  
struct   ref v p>,}nx4  
  { g3`:d)|  
typedef T & reference; 4.^1D';(  
} ; D@]*{WO  
template < typename T > iO 9fg  
struct   ref < T &> fF"\$Ny  
  { j%V95M% $  
typedef T & reference; Y5Ub[o  
} ; tsLi5;KA]  
_^;;vR%   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ca?:x tt  
Pl>S1  
template < typename T > E`DsRR <  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6]/LrM,23  
  { ,hV}wK!  
  return l(t) = r(t); heAbxs  
} ,xJ1\_GI`  
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。 ~ e4Pj`?=K  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 j> ?0Y  
"|\G[xLOaW  
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 n&`=.[+A  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: SG)hrd  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %]zaX-2dm!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 wTL&m+xr  
最后的布局是: ,Qd;t  
                Add 4Hk eXS.  
              /   \ <yxEGjm  
            Divide   5 =xa:>Vh#  
            /   \ $Eo)i  
          _1     3 !D_Qat  
似乎一切都解决了?不。 C|@6rr9TA  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 "8'aZ.P  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 %s^2m"ca}=  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ]4$t'wI.  
!@r1B`]j+"  
template < typename Right > 2}ttC m  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _aR_ [  
Right & rt) const exn Fy-  
  { ^o*$OM7x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C_&-2Z  
} ?_!} lg  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;Tn$c70  
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。 +;H-0Q5  
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。 4t%g:9]vr  
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。 g^V4+3v|a'  
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。 rr@S|k:|  
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? ~ .FZF  
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: 'mH9 O  
h7}D//~p  
template < class Action > aBH!K   
class picker : public Action +E{'A7im8=  
  { jlf.~ vt  
public : xUiSAKrcM  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4490l"  
  // all the operator overloaded  &Ow[  
} ; z/B[quSio  
aQMUC6cPM@  
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。 K!JXsdHK  
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: fO;#;p.  
7kQZ$sLc  
template < typename Right > 2=&4@c|cn  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const KqM!7  
  { [SFX;v!9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '_f]qNy  
} 8f""@TTp  
JDQ7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ot"3 3I  
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。 Y5 BWg  
gJkk0wok C  
template < typename T >   struct picker_maker W'>"E/Tx#O  
  { LSR{N|h+)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +/bT4TkML  
} ; yX%Xjo__*t  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !`3q9RT3."  
  { l"I G;qO.  
typedef picker < T > result; yXuF<+CJ  
} ; z NF.nS}:  
k u@sQn  
下面总的结构就有了: doIcO,Q  
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。 !rK,_wH  
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。 qmWK8}F.cE  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6`ZHFem  
至此链式操作完美实现。 vZDM}u  
0/1Ay{ns  
W[+=_B  
七. 问题3 |>/T*zk<  
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。 *Zj2*e{Z9U  
:sf(=Y.qA  
template < typename T1, typename T2 > p~n62(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J=%(f1X<W  
  { 20Umjw.D  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [VD)DO5  
} i'[o,dbE  
0|RFsJ"  
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: [&tN(K9*  
!\)9fOLs  
template < typename T1, typename T2 > cc*xHv^  
struct result_2 ?89K [D|  
  { TVkC pO,H  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; l*v6U'J  
} ; TA2?Ia;@xV  
t_VF=B^LuR  
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? _(qU%B  
这个差事就留给了holder自己。 !| G 8b'  
    &jg..R  
=i`#0i2(  
template < int Order > 8?YWE62  
class holder; U{8]TEv  
template <> B 66-l!xa  
class holder < 1 > -f{NVX\<0  
  { ~ AU!Gm.  
public : }i)^?@  
template < typename T > %yVboA1  
  struct result_1 h#Z5vH  
  { .L#xX1qr  
  typedef T & result; l8$7N=Y  
} ; bv%A;  
template < typename T1, typename T2 > %,Pwo{SH  
  struct result_2 ySS kw7  
  { "_g3{[es!  
  typedef T1 & result; 9d\B*OU  
} ; U2lDTRt  
template < typename T > 55mDLiA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l"C)Ia&/  
  { 1ymq7F(2  
  return (T & )r; F$|Ec9  
} eJ=K*t|  
template < typename T1, typename T2 > 5kRP Sfh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n1"QHA  
  { [K*>W[n  
  return (T1 & )r1; `4@_Y<  
} i*T>, z  
} ; `8.Oc;*zu  
2[O\"a%  
template <> &s+F+8"P+  
class holder < 2 > B{In "R8  
  { 7QOQG:-  
public : fsA-}Qc  
template < typename T > f|U J%}$v;  
  struct result_1 /5PV|o nO  
  { ~O;'],#Co  
  typedef T & result; f&n6;N  
} ; UC u4S >  
template < typename T1, typename T2 > /+11`B09  
  struct result_2 KMhEU**  
  { YgeU>I|v  
  typedef T2 & result; JfrPK/Vn  
} ; zv Dg1p  
template < typename T > !9n!:"(r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |%i|P)]  
  { |X'Pa9u  
  return (T & )r; Tej&1'G  
} F+lsza  
template < typename T1, typename T2 > k~ YZT 8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k=7+JI"J  
  { "1-|ahW  
  return (T2 & )r2; `:4\RcTb/  
} NIzxSGk|  
} ; 3RW3<n  
HxH.=M8S_  
m9&MTR D\  
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> >。 #VLO6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: RfZZqe U  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: G;'=#c ^  
_(TYR*  
return l(i, j) = r(i, j); &ND8^lR=Y;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) p5`d@y\hj  
g4`)n`  
  return ( int & )i; <+/:}S4w)  
  return ( int & )j; /.Fvl;!J;  
最后执行i = j; ,pg\5b  
可见,参数被正确的选择了。 $PNS`@B  
DNh{J^S"}w  
]Zj6W9]m  
r=`]L-}V  
#Fl5]> |  
八. 中期总结 *1>zE>nlP  
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: G OzV#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 s--\<v  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,o_Ur.UJ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :J'ibb1  
,)CRozC\}K  
4;_<CB  
o|FY-+  
IhRYV`:  
-%h0`hOG{  
九. 简化 60A E~  
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。 1\~-No  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 E2 5:e EXa  
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: RjOQSy3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 On^jHqLaE  
  +-*/&|^等 )]^xy&:|  
2. 返回引用。 _BA2^C':c{  
  =,各种复合赋值等 pFUW7jE  
3. 返回固定类型。 mHnHB.OL  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) dWCUZ,6}  
4. 原样返回。 )(Z)yz  
  operator, 6z(eW]p  
5. 返回解引用的类型。 #hNp1y2  
  operator*(单目) tSZd0G<A<o  
6. 返回地址。 5GwXZ;(G  
  operator&(单目) N?7vcN+-t)  
7. 下表访问返回类型。 X53TFRxnT  
  operator[] $_5@ NOZ,M  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 HLP nbI-+  
  operator<<和operator>> ] VN4;R  
LvtZZX6!  
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。 nmc5c/C|-I  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: pO;BX5(x  
L&i_  
template < typename Left > )/:r $n7  
struct value_return XHN`f#(w  
  { w(y#{!%+  
template < typename T > Ke_ & dgsq  
  struct result_1 |<YoH$.  
  { X~H ~k1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 77:s=)   
} ; TC2gl[  
v7L} I[f  
template < typename T1, typename T2 > 5_d=~whO&2  
  struct result_2 [CfA\-gx<f  
  { => PBdW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; * MJl(  
} ; @k~_ w#  
} ; frYPC Irj  
6]#\|lds1  
E8:4Z$|c  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *@C4~Zo  
N1O& fMz  
下面我们来剥离functor中的operator() s`bC?wr5h  
首先operator里面的代码全是下面的形式: A(xCW+h@)  
=Wl*.%1 b  
return l(t) op r(t) JE`mB}8s/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [\j@_YYd  
return op l(t) Tath9wlv6;  
return op l(t1, t2) fO4e[g;G  
return l(t) op 4/Vy@h"A3  
return l(t1, t2) op hKT]M[Pv  
return l(t)[r(t)] N'#Lb0`B  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] CD]2a@j {  
X@ljZ  
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: CQq'x +{F  
单目: return f(l(t), r(t)); Tz=YSQy$9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }x[d]fcC  
双目: return f(l(t)); Dm3/i |Y  
return f(l(t1, t2)); 3,snx4q (  
下面就是f的实现,以operator/为例 pY3N7&m\:  
Ozygr?*X  
struct meta_divide ~okIiC]#  
  { #$vef  
template < typename T1, typename T2 > xELnik_L2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .CrrjS w  
  { ~)S Q{eK?&  
  return t1 / t2; pearf2F  
} ^jO$nPDd  
} ; $ljgFmR_  
zEQ<Q\"1  
这个工作可以让宏来做: u#+p6%?k  
$Qm-p?f  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -zeodv7  
template < typename T1, typename T2 > \ j15TavjGh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^UF]%qqOn  
以后可以直接用 fs]9HK/@\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,tEvz  
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 8Ee bWs*1  
(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。。。) 6zQ {Y"0  
cI)XXb4  
A2` QlhZ  
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 bb6 ~H  
;|2h&8yX(/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sP0pw]!  
class unary_op : public Rettype dBV^Khf J  
  { u@`)u#  
    Left l; cx]O#b6B.  
public : ZKG S?z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $z7[RLu0!  
9`8\<a'rU  
template < typename T > 2p(M`@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '~-Lxvf'  
      { !;SpQ28  
      return FuncType::execute(l(t)); WC!bB  
    } *&j)"hX  
kRs24 =  
    template < typename T1, typename T2 > 7]_lSYwrb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K>kMKd1  
      { /H)K_H#|;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); o W)M&$oS  
    } n'/w(o$&  
} ; :!a9|Fh~  
:<%q9)aPf`  
n2bL-  
同样还可以申明一个binary_op AgsMk  
)Oq N\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {cF7h)j  
class binary_op : public Rettype \?,'i/c-  
  { \C3ir&  
    Left l; Fj9/@pe1  
Right r; @<]xbWhuw  
public : XpzdvR1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w;.'>ORC  
ZQvpkO7}M  
template < typename T > mMqT-jT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $+IE`(Ckf  
      { z8 bDBoD6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); q+{-p?;;  
    } U[zY0B  
\lKiUy/  
    template < typename T1, typename T2 > ?Z@FxW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XA~Rn>7&H  
      { <zN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;lST@>  
    } z_#B 4  
} ; uQN8/Gy*J  
47_4`rzy;  
?~rF3M.=|  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 9l+`O0.@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 QD LXfl/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9&A-o  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 %zHNX4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^4Ra$<  
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。。。 U,C L*qTF  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #q~SfG  
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) ^e$;I8l  
下面是修改过的unary_op N2_j[Pe  
(NUk{MTX  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > f\"Qgn  
class unary_op v{ .-x\;  
  { 7?K?-Oj  
Left l; 'kc_OvVA  
  yhe$A<Rl=  
public : w:Fi 2aJ  
8uoFV=bj\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} b r)oSw  
%3'4QmpR  
template < typename T > C #ng`7 q  
  struct result_1 S .rT5A[  
  { kZ+nL)YQ#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^RG6h  
} ; SoODss~X  
}N5>^y  
template < typename T1, typename T2 > 4NL Tt K  
  struct result_2 "GP!]3t  
  { irCS}Dbw  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; euM7> $`  
} ; $}<+~JpGfP  
`rC9i5:  
template < typename T1, typename T2 > 1oaiA/bq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .-+_>br~  
  { v?rjQ'OP  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); L)VEA8}  
} )((Jnm D  
2%N$Y]  
template < typename T > nBL7LocvR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q{ov62t`  
  { {*H&NI  
  return OpClass::execute(lt(t)); Pze$QBNoRd  
} \t'(&taX<  
 IpY  R  
} ; g^(wZ$NH  
9iWDEk  
%y33evX/B  
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 s bd;Kn  
好啦,现在才真正完美了。 *52*IRH  
现在在picker里面就可以这么添加了: go/]+vD  
5n1;@Vr  
template < typename Right > xL4qt=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const } ab@Nd$  
  { PygT_-3z{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $78fR8|r-  
} PJN TIa  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 au2 ieZZ[  
Mn$TWhg'  
aQwcPy|1R  
bC?uy o"  
8qn1? Lb  
十. bind $<2r;'?0D  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 |c,":R  
先来分析一下一段例子 STs~GOm-  
=?T\zLN=  
?"PUw3V3lB  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8 s!0Z1Roc  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]y@8mb&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6G G&mqr+  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 %(Sy XZ  
我们来写个简单的。 M(x5D;db/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #gi0FXL  
对于函数对象类的版本: -W wFUm  
< i*v  
template < typename Func > O5{!CT$  
struct functor_trait p*F&G=ZE  
  { vmL% %7  
typedef typename Func::result_type result_type; "T@9]>6.f  
} ; S*],18z?  
对于无参数函数的版本: qyv9]Q1  
%d*k3 f }  
template < typename Ret > 31 4PcSc  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -0PT(gx  
  { ~YOwg\w^  
typedef Ret result_type; ;! &A  
} ; 5Fm.] /  
对于单参数函数的版本: jNB|98NN  
n[lf==R  
template < typename Ret, typename V1 > szMh}q"u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6#fl1GdH-  
  { cjsQm6  
typedef Ret result_type; {S(?E_id5b  
} ; q17c)]<"  
对于双参数函数的版本: 7 }>j [  
Rtw^ lo  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _Xd,aLoo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > AU}e^1h  
  { \v{tK;  
typedef Ret result_type; KOGbC`TN<  
} ; ibex:W^  
等等。。。 d*Dq=.F(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -}1S6dzr  
;$l!mv 7  
template < typename Func > Q^/66"Z:Z  
struct func_return CFAz/x@%  
  { G+ PBV%gE[  
template < typename T > 2]C`S,)  
  struct result_1 m `~/]QQ  
  { |/C>xunzz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -}@3,G  
} ; S{{D G  
vE7L> 7  
template < typename T1, typename T2 > BbUZ,X*Y  
  struct result_2 L.>tJ.ID  
  { )`yxJ;O@$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^;n,C+  
} ; bEP-I5j1t  
} ; ?dlQE,hB$  
KB <n-'  
Bx0^?>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 qyGVyi3  
pL8+gL  
template < typename Func, typename aPicker > YuSe~~F)j  
class binder_1 w' K\}G~  
  { zz 7 m\  
Func fn; G*2bYsnhX  
aPicker pk; 0DhF3]  
public : A;m)/@  
. ]0B=w* Z  
template < typename T > /ZHuT=j1  
  struct result_1 l;}D| 6+_W  
  { )VQ:L:1t(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ox.&tW%@  
} ; [[P?T^KT  
yZ)GP!cM4c  
template < typename T1, typename T2 > `YAqR?Xj_<  
  struct result_2 %50}oD@  
  { P}N%**>`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; a{^[<  
} ; > n Y<J  
9"1 0:\U  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _ $PZID  
,n TC7V  
template < typename T > wQWokpP;T7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BRYhL|d~.  
  { 5_ -YF~  
  return fn(pk(t)); 5 :6^533]  
} -q|K\>tgU  
template < typename T1, typename T2 > Fx 2 KRxk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CdlE"Ye  
  { "{105&c\  
  return fn(pk(t1, t2)); ~Tq `c  
} >Jt,TMMlt  
} ; 6|wi Zw  
/1ooOq]  
>'wl)j$  
一目了然不是么? eWS[|' dl  
最后实现bind 8<t6_* f  
Pe8W Br;`  
z kQV$n{  
template < typename Func, typename aPicker > )Q9m,/F  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _Sy-&}c+ +  
  { @B %m,Mx  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `4__X;  
} Or= [2@Wg  
\~d|MP}"F:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~4y&]:I  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 F&.iY0Pt  
I=6\z^:  
十一. phoenix s$css{(ek  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,@jRe&6  
Kl GPu GL  
for_each(v.begin(), v.end(), j9u/R01d  
( _7#Ng@#\  
do_ no`c[XY  
[ ty[bIaQi  
  cout << _1 <<   " , " ?r0#{x~  
] -;&aU;k  
.while_( -- _1), <uDEDb1|l  
cout << var( " \n " ) w'z ?1M(*  
) #y%bx<A  
); Q( .d!CQ>  
cP%mkh_ri  
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: 1OK,r`   
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 <DP_`[+C  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 dqO!p6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _"_ W KlN  
z OD5a=[1  
X> :@`}bq  
template < typename Cond, typename Actor > CwZ+P n0  
class do_while T#xCu|5  
  { k v1q \  
Cond cd; #\KSv Z  
Actor act; T{3C3EE?]  
public : 5A/8G}'XZ  
template < typename T > EKoAIC*?p  
  struct result_1 ac"Pn? q  
  { VXXo\LQUU  
  typedef int result_type; l|z 'Lwwm5  
} ; %5 V!Fdb  
['ol]ZJ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $Nvt:X_  
y E-H-r~I  
template < typename T > 8Kt_irD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^IGutZov  
  { #Ki(9oWd  
  do x=Z\c,@O  
    { n_\V G[f  
  act(t); U<{8nMB  
  } w^Qb9vTa8  
  while (cd(t)); ln%xp)t  
  return   0 ; J/S 47J~  
} _Qg^>}]A1  
} ; \PU3{_G]  
:W(3<D7\  
LWE[]1=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). O9*cV3}H  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 rU<NHFGj4  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 s'' ?: +  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 >y)(M(o  
下面就是产生这个functor的类: g\;AU2?p7  
e\x=4i  
<6^MVaD  
template < typename Actor > {WUW.(^]G  
class do_while_actor y>wrm:b-O  
  { B5h-JON]-  
Actor act; ^(y=DJ7  
public : ks|[`FH  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} BqC, -gC  
S6CM/  
template < typename Cond > #TZf\0\!  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9XWHr/-_@  
} ; )w];eF0c  
''Fy]CwH(  
UH/)4Wg  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 N|hNh$J[  
最后,是那个do_ k%-_z}:3V  
TJFxo? gC"  
_h>S7-X  
class do_while_invoker Rr ! PU  
  { ofbNg_K>  
public : 6OR5zXpk  
template < typename Actor > S6-)N(3|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @k:f(c  
  { 9z7^0Ruw  
  return do_while_actor < Actor > (act); %^s;{aN*!  
} 2`>/y  
} do_; TY~8`+bJ  
N1$lG? )+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 'U ',9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 U ^1Xc#Ff  
最后来说说怎么处理break和continue ~01 o  
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。 T P'  
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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