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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda P;>!wU~*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 'N|2vbi<  
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, kp.|gzA6  
Ltl]j*yei  
_rG-#BKW8L  
3U>S]#5}  
  class filler wH!}qz /  
  { Iw*C*%}[Z  
public : e00RT1L  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Z{ %Uw;d  
} ; JkJhfFV  
> `0| X  
Qw}xGlF,  
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: ko>M&/^  
pj j}K  
XWc|[>iO  
69-$Wn43<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); y^, "gD  
'&/(oJ ;O~  
4fD`M(wv  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Px$'(eMj^3  
ud.poh~|  
ItMl4P`|  
HoMQt3C  
二. 战前分析 Qk|( EFQ9  
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。 @H3|u`6V  
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 s~/57S  
]m RF[b$  
7/ 4~>D&-b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  ?DJuQFv  
  /* --------------------------------------------- */ +<H !3sW  
vector < int *> vp( 10 ); YdPlN];[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); QZWoKGd}+  
/* --------------------------------------------- */ FV`3,NFk  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @f-0X1C."N  
/* --------------------------------------------- */ C CC4(v  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); y+l<vJu  
  /* --------------------------------------------- */ ST#PMb'izn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  h=:*7>}  
/* --------------------------------------------- */ qmQFHC_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Lax9 "xI  
7eTA`@v5A  
ozT._ C  
T..-)kL+p  
看了之后,我们可以思考一些问题: W5TqC  
1._1, _2是什么? >Zi|$@7t-  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 twAw01".  
2._1 = 1是在做什么? p0"BO4({{  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Qh/lT$g  
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。 TeOFAIU  
?exALv'B  
cPx66Dh&  
三. 动工 "pR $cS  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <<i=+ed8eP  
>qr=l,Hi  
gX/|aG$a!U  
[''=><  
template < typename T > Mf!owpW T  
class assignment Uy:@,DW  
  { B[C7G7<B  
T value; ( ?atGFgu  
public : *4zoAslU1  
assignment( const T & v) : value(v) {} >:="?'N5l!  
template < typename T2 > hLu&lY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } o,iS&U"TC  
} ; >6n@\n  
R9S7_u  
N)`tI0/W  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 x*3@,GmZl  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment y[TaM9<  
?U7&R%Lh`  
n\~"Wim<b  
Z#H@BWN7  
  class holder dP$y>%cB  
  { Vjv6\;tt8  
public : L2:oZ&:u`J  
template < typename T > e,PQ)1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const B(HNB\3u  
  { ch%Q'DR_I)  
  return assignment < T > (t); 0:~gW#lD  
} 3 ATN?V@  
} ; #u!y`lek  
rjq -ZrC%  
w;yar=n  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: DK2c]i^|=  
TiwHLb9  
  static holder _1; #MmmwPB_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 J$o[$G_Z  
1',+&2)oj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {'cs![U  
而不用手动写一个函数对象。 FZ;Y vdX6  
h+\$ Z]  
Ke'YM{  
oY| (M_;  
四. 问题分析 `K1PGibV  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 U`},)$  
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。 ?)i6:76(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 gME:\ud$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9 ayH:;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 O% j,:t'"  
}[YcilU_  
五. 问题1:一致性 Cf8R2(-4  
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?| lk5_s@V l  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7!]k#|u  
aC $h_  
struct holder :Map,]]B_  
  { *}50q9)/  
  // iX&Z  
  template < typename T > 67EDkknt  
T &   operator ()( const T & r) const 'dd<<E  
  { &k {t0>  
  return (T & )r; 5k!(#@a_T  
} /0'fcjOaQ  
} ; PDa06(t7  
@5uyUSt]  
这样的话assignment也必须相应改动: dW] Ej"W  
qX}dbuDE"P  
template < typename Left, typename Right > <ZN) /,4PS  
class assignment #==[RNM%ap  
  { JJ= ~o@|c  
Left l; 7ipY*DT8  
Right r; y2d_b/  
public : dvH67 x  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '8iv?D5M  
template < typename T2 > >Kqj{/SWK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } J[Ylo&w3  
} ; s?z=q%-p  
oWn_3gzw;  
同时,holder的operator=也需要改动: e3bAT.P  
[9##Kb  
template < typename T > -bG#h)yj  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const m''iE  
  { )Q N=>J  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _'o^@v:  
} v: !7n  
rSzXa4m(  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 SK~;<>:37  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /3bca!O  
dh7)N}2  
return l(rhs) = r; s2 t-T0;  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Y?q*hS0!H  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2R~=@  
5}(YMsUb  
template < typename Tp > 9fk\Ay1P  
class constant_t knj,[7uh  
  { R _~m\P  
  const Tp t; YQw/[  
public : `XRb:d^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} KfN`ZZ<  
template < typename T > Qc)RrqYNGF  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const mYU dhL ^  
  { [~&:`I1  
  return t; tue%L]hc  
} bU@>1>b6lE  
} ; RI< Yg#   
~P.-3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4h0jX 9  
下面就可以修改holder的operator=了 88X*:Kf?:  
)QJU ]G  
template < typename T > =iQ`F$M  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =FC;d[U  
  { ^5iY/t~Q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); e&VR>VJEA  
} ;gw!;!T  
c&iK+qvh{  
同时也要修改assignment的operator() 4FP~+  
|'>E};D  
template < typename T2 > R2Fh^x  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } clU3#8P!=  
现在代码看起来就很一致了。 9jJ/ RXp  
EIl$"^-  
六. 问题2:链式操作 >@92K]J  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 w1/T>o  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 =<27qj  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 RHA>fXp  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 WSX@0A.&)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct I@3c QxI  
mk3e^,[A  
template < typename T > J7aK3 he  
struct result_1 ^_"q`71Dk  
  { hSf#;=9'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; d$C|hT  
} ; B7QtB3bn  
s9Q)6=mE  
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: %BP)m(S7  
OrqJo!FEg{  
template < typename T > 2$/gg"g+  
struct   ref dJ"xW; "  
  { {83He@  
typedef T & reference; 1*Fvx-U'  
} ; QR-R5XNT[  
template < typename T > s%?p%2&RA  
struct   ref < T &> jnLo[Cf,H8  
  { 'V1 -iJj9  
typedef T & reference; lPSDY&`P  
} ; i(qYyO'  
@nW(KF  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: i{x0#6_Y  
E)Epr&9S  
template < typename T > WoT z'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const FT?1Q'  
  { _WkcJe`  
  return l(t) = r(t); 7Mb t*[n  
} # ;KG6IE  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Nb, H8;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &_x/Dzu!z  
_nCs$ 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 jm!C^5!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: WT? U~.U  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 jQBdS. }'v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %'g-%2C?  
最后的布局是: |~vQ0D  
                Add GZ>% &^E  
              /   \ ^T1-dw(  
            Divide   5 vCe<-k  
            /   \ &!EYT0=>p  
          _1     3 ~0$F V  
似乎一切都解决了?不。 pD.@&J~  
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。 -{sv3|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。 .L|ax).D  
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*u]w4  
wuCtg=  
template < typename Right > =id $  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3B|-xq;]I  
Right & rt) const cNB$g )`  
  { $Lbe5d?\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8q LgB  
} _+Kt=;Y8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >u[1v  
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。 $%"}N_M  
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。 N5_.m(:  
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。 6&Ir0K/  
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。 Q]'!FmXf  
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? 3tcsj0Rb  
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: ;GE u.PdxB  
h*LL(ow5  
template < class Action > N~KRwsDH  
class picker : public Action t'/;Z:  
  { _o"3gfH&sJ  
public : (dt_ D  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >43yty\   
  // all the operator overloaded ZvKMRW  
} ; /'_ RI  
/6*.%M>r  
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。 #\["y%;W  
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: UN4) >\Y  
G&H"8REm  
template < typename Right > QYb?;Z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const e%Xf*64  
  { T1di$8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PGhZ`nl  
} !27]1%Aw  
U: jf9L2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > h4i $z-!  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ;i?!qB>baX  
TRok4uc  
template < typename T >   struct picker_maker `5&V}"lB  
  { W)~.o/;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %$KO]   
} ; L=FvLii.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > JU.%;e7  
  { Bb"4^EOZ,  
typedef picker < T > result; vfDb9QP  
} ; F}DD;K  
4N0nU  
下面总的结构就有了: <5}du9@  
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。 u@'zvkb@  
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。 A+DYIS  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 X&8,.=kt"  
至此链式操作完美实现。 yE9.]j  
>D#}B1(!  
X1dG'PQ  
七. 问题3 GP'Y!cl  
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。 kweTK]mT  
6x{IY  
template < typename T1, typename T2 > :J-5Q]#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l!` 0I] }  
  { * XGBym  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); e !Okc*,  
} ~l6Y<-!  
9v2 ;  
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: -;-"i J0  
B '/ >Ax&  
template < typename T1, typename T2 > !c($C   
struct result_2 f~9Y1|6  
  { $3B?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; BF!zfX?n  
} ; +N@F,3yNa  
I!O S&8:u  
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? Lc?O K"[m  
这个差事就留给了holder自己。 Acv{XnB  
    tY=TY{RY  
mIo7 K5z{  
template < int Order > W fNMyI  
class holder; ptQ (7N  
template <> 0z#kV}wE  
class holder < 1 > `0D1Nh"%k  
  { uJ\Nga<?  
public : J,Ap9HJt  
template < typename T > b15qy?`y  
  struct result_1 j #YFwX4.  
  { J@iN':l-  
  typedef T & result; 4pT|r6!<  
} ; ;# j 82  
template < typename T1, typename T2 > ]l%.X7M9  
  struct result_2 j@!}r|-T  
  { -rlX<(pl)  
  typedef T1 & result; -`EoTXT*U  
} ; RkwY3 s"  
template < typename T > j56 An6g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0&@ pX~h:  
  { c<e\JJY5?  
  return (T & )r; n<*]`do,w  
} %Ege^4PE  
template < typename T1, typename T2 > J7vpCw2ni  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3fTI&2:  
  { $(=1A>40  
  return (T1 & )r1; .YF-t`{  
} #+k[[; 0  
} ; T_T{c+,Zd$  
QGy=JHb  
template <> tvRy8u;  
class holder < 2 > UV.9 KcN.  
  { (=rv `1  
public : UUqj?'Nv  
template < typename T > nDy=ZsK  
  struct result_1 jF9CTL<  
  { YYW70k:  
  typedef T & result; aM!#  
} ; Kf~+jYobO  
template < typename T1, typename T2 > {E|gV9g  
  struct result_2 +~O{ UGB=  
  { LP /4e`  
  typedef T2 & result; NhX.yLb$   
} ; k^jCB>b  
template < typename T > s#ZH.z@J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const IOl"Xgn5  
  { 7gcG|kKT  
  return (T & )r; 'O9=*L) X  
} @x +#ZD(  
template < typename T1, typename T2 > / u6$M/Cf>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ; bE6Y]"Rz  
  { B$EP'5@b  
  return (T2 & )r2; \'*`te:{  
} ,c l<74d  
} ; [{$0E=&0  
i]pG}SJ  
V"iLeC  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 *'-^R9dN.S  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +to9].O7y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8 GN{*Hg  
F9r*ZyNlx  
return l(i, j) = r(i, j); vy2aNUmt  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \-ws[  
V.:A'!$#  
  return ( int & )i; )W|jt/  
  return ( int & )j; p>3'77 V  
最后执行i = j; n4y6Ua9m{  
可见,参数被正确的选择了。 %;$Y|RbmqE  
_B FX5ifK  
38i,\@p`9$  
K9'*q3z  
8-YrmP2k  
八. 中期总结 WEAXqDjM  
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: +Ob#3PRy  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *wcoDQ b;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4+,Z'J%\[7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor T]-~?;Jh8  
Fg_s'G,`  
*PU,Rc()6  
w[YbL2p  
ygt)7f5  
RQNi&zX/  
九. 简化 4LJ}>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。 X{9o8 *V  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 /j@ `aG(a  
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: !5t 3Y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 tdF[2@?+  
  +-*/&|^等 F:GKnbY  
2. 返回引用。 ~la04wR28  
  =,各种复合赋值等 >Fk `h=Wd  
3. 返回固定类型。 QC,(rB  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) j88sE MZ  
4. 原样返回。 l?_!eA  
  operator, \RyA}P5 S  
5. 返回解引用的类型。 -wMW@:M_  
  operator*(单目) 1[9j`~[([  
6. 返回地址。 CT%m_lN  
  operator&(单目) [:@?,?V\N  
7. 下表访问返回类型。 *r$.1nke  
  operator[] +Z2<spqG  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 KXCmCn  
  operator<<和operator>> Q9tE^d+%  
qFbUM;  
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。 )0MshgM  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: })vr*[  
E?U]w0g  
template < typename Left > u(WQWsN  
struct value_return >ImM~SR)  
  { 1t=X: ]0j  
template < typename T > dU^<7 K:S  
  struct result_1 ATp  6-  
  { 4 xzJql  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; r ;8z"*  
} ; N@a'd0oTd  
|ZlT>u  
template < typename T1, typename T2 > 166c\QO  
  struct result_2 ]pTw]SK  
  { .ASwX   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; m>dcb 6B+g  
} ; (ul-J4E\O  
} ; %kFELtx  
1y-lZ}s_  
aW-o=l@;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait G5y  
cGzYW~K  
下面我们来剥离functor中的operator() nYt\e]3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: T&"dBoUq>G  
`G0rF\[  
return l(t) op r(t) @"Fp;Je\bN  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) w[oQ}5?9'  
return op l(t) m&0BbyE.z  
return op l(t1, t2) C;:L~)C@t  
return l(t) op =C>`}%XT}  
return l(t1, t2) op ^H6d; n  
return l(t)[r(t)] pQ^,.[[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] UAXF64w{  
D6)Cjc>a  
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: OK?3,<x  
单目: return f(l(t), r(t)); RR"W O  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Etc?;Z[F#  
双目: return f(l(t)); Fxth> O`$  
return f(l(t1, t2));  QXxLe*  
下面就是f的实现,以operator/为例 <kXV1@>  
hN:F8r+DG  
struct meta_divide !:O/|.+Vmf  
  { ml33qXW:  
template < typename T1, typename T2 > y(3c{y@~X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) h?3,B0G  
  { ^8oc^LOa~2  
  return t1 / t2; }#W`<,*rL.  
} l^UJes!  
} ; jo;uRl  
S|q!? /jqj  
这个工作可以让宏来做: 1u"*09yZd  
]O7.ss/2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,D@ ;i  
template < typename T1, typename T2 > \ 60aKT:KLC_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0gOrW=  
以后可以直接用 :m++ iR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) jq("D,  
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 &J^4Y!gt  
(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。。。) a?,[w'7FU  
Rg?{?qK\K  
i2FD1*=/?  
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 TXJY2J*24  
5Q$r@&qp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u JQaHL!  
class unary_op : public Rettype dm,}Nbc91(  
  { (,Ja  
    Left l; qF{DArc  
public : QlRoe| {  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} X<Th{kM2  
T}t E/  
template < typename T > ovDJ{3L6O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t8DL9RW'  
      { &>W  (l.  
      return FuncType::execute(l(t)); fKT Dt%  
    } i+)}aA  
9QH9gdiw  
    template < typename T1, typename T2 > 0eqi1;$b]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pM&]&Nk  
      { rQcRjh+E H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); U R1JbyT  
    } B.22 DuE#  
} ; 0i5y(m&7  
bB:r]*_ s]  
3`fJzS%O  
同样还可以申明一个binary_op +HOCVqx  
:WK"-v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _(oP{w gB  
class binary_op : public Rettype U/X|i /  
  { ePq13!FC/  
    Left l; ceb s.sF:  
Right r; gV"qV   
public : `dv}a-Q)c  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /ojO>Y[<   
Sa;<B:|  
template < typename T > t;.^K\S4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j\`EUC  
      { [lNqT1%]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); PTbA1.B  
    } Pt6hGSo.  
axK6sIxx  
    template < typename T1, typename T2 > + mfe*'AU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Uvjdx(fY[a  
      { \~@[QGKN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *xE"8pN/  
    } c=A(o  
} ; 9Fy\t{ks  
""1#bs{n  
bBUbw*DF)  
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 lAdDu  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3h9Sz8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ORGv)>C|  
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。 bQ-Gp;]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! E`Jp(gK9F  
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。。。 &W=V%t>Z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -}{%Q?rYj  
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) qQfqlD<  
下面是修改过的unary_op Sl3KpZ  
Gb(C#,xbK  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > nG"tO'J6  
class unary_op @+'c+  
  { k}-yOP{  
Left l; :/C ?FHs9  
  ;^R A!Nj  
public : L`9TB"0R+  
};&HhBc!g  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  L5"8G,I  
'[Mlmgc5  
template < typename T > #yW.o'S+  
  struct result_1 YfE>Pn'r  
  { $[Tt#CJ w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9z5\*b s  
} ; v5(q) h  
!p }`kG  
template < typename T1, typename T2 > H>60D|v[  
  struct result_2 {S[I_\3  
  { ry.;u*F  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p"Ot5!F >  
} ; Jy \2I{I'  
G 9DJa_]X  
template < typename T1, typename T2 > 9 YP*f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LnP3z5d(  
  { U't E^W  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); B\Xh 3l]+j  
} F-_%>KJS  
;wJ~haC  
template < typename T > vB[~pQ;Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 86 *;z-G  
  { `AWy!}8  
  return OpClass::execute(lt(t)); y Wpi|  
} 7FAIew\r  
<0CzB"Ap  
} ; #EJhAJ  
B?+ .2  
{jvOHu  
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 EE+`i%  
好啦,现在才真正完美了。 ,eR8 ~(`=  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6SE6AL<b  
$:Rn;  
template < typename Right > FY$fV"s  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4|`Yz%'  
  { )h#]iGVN}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); h@=7R  
} wZ#Rlv,3Wa  
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。 ~A6"sb=  
{J (R  
KkEv#2n  
A]7<'el=  
>ajuk  
十. bind *myG"@P4hW  
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。 *n8%F9F  
先来分析一下一段例子 7W"/ N#G  
x<)G( Xe*  
 >1A*MP4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} OA[&Za#w  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 P}0*{%jB  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |'tW=  
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。 @5WgqB  
我们来写个简单的。 r!7Y'|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3{KR {B#L  
对于函数对象类的版本: ] /+D^6  
%?bcT[|3  
template < typename Func > u_PuqRcs  
struct functor_trait ;6ky5}z  
  { ({4]  
typedef typename Func::result_type result_type;  9:5:`' b  
} ; " Ya9~6  
对于无参数函数的版本: I]h-\;96  
petW M@  
template < typename Ret > n"6;\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 2#3^skj  
  { v!H:^!z  
typedef Ret result_type; 7 {f_fkbs  
} ; b;#\~( a  
对于单参数函数的版本: 3o*FPO7?  
6k"P&AD  
template < typename Ret, typename V1 > IS BV%^la|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > } VEq:^o.  
  { Zk&h:c  
typedef Ret result_type; ZQ3_y $  
} ; %r;w;`/hA  
对于双参数函数的版本: ?vgH"W~3>  
NBjeH tT  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @b2`R3}9R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > lv]quloT  
  { f6!D L<  
typedef Ret result_type; 6 {}JbRNf  
} ; MxOD8TDF4  
等等。。。 =oX>Ph+ P  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1DE@N1l  
,Ol (piR  
template < typename Func > \hlR]m!C  
struct func_return /- 4$7qd  
  { oE?QnH3R  
template < typename T > 3xNMPm  
  struct result_1 Q$ri=uB;+  
  { >`'O7.R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e}0:"R%E  
} ; BByCM Y  
.R5y:O  
template < typename T1, typename T2 > 99=s4*xzM  
  struct result_2 R^*K6Ad  
  { dRI^@n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -h#mn2U~3r  
} ; N j4IQ<OV  
} ; <YFY{VC(  
]3B%8  
<?h%k"5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ; |L<:x/  
~ttY(w CV  
template < typename Func, typename aPicker > g> S*<  
class binder_1 Q7gY3flg  
  { 9!U@"~yB  
Func fn; -?6MU~"GK  
aPicker pk; J:j<"uPm  
public : iWLa>z|,  
nmFC%p)4  
template < typename T >  npp[@*~  
  struct result_1 C+{l7QT$t  
  { '9?;"=6(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; EE=3  
} ; X"q!Y#)  
k~3.MU  
template < typename T1, typename T2 > in-C/m#  
  struct result_2 Q;u SWt<{  
  { B*1W`f  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nkDy!"K  
} ; |3hY6aty  
=Z G:x<Hg  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} S/[E 8T"  
tMp=-"  
template < typename T > rw7_5l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (08I  
  { ,#]t$mzbQ(  
  return fn(pk(t)); x3p ND  
} ?7MqeR4/E  
template < typename T1, typename T2 > =Gk/k}1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &~e$:8 +  
  { 27F~(!n  
  return fn(pk(t1, t2)); Yw; D:Y(  
} 5 BtX63  
} ; _-~`03 `!  
S8, Z;y  
sJ z@7.  
一目了然不是么? wJ<Oo@snm  
最后实现bind h*B|fy4K9U  
!ZRs;UZ>o  
sZ<9A Xk-E  
template < typename Func, typename aPicker > CjIu[S1%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]rN5Ao}2  
  { . lgPFr6X  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *Vw\'%p*  
} 8qEK+yi,  
6 sxffJt  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^!8P<y  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Xjio Z  
q .4A(,  
十一. phoenix x35cW7R}T_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -62'}%?A<C  
eP.Vd7ky  
for_each(v.begin(), v.end(), SJt<+kg  
( 0c^>eq]  
do_ X[gn+6WB%  
[ &k7;DO  
  cout << _1 <<   " , " 4)>FS'=  
] KInk^`C/H  
.while_( -- _1),  y! .J  
cout << var( " \n " ) Zk8|K'oHx  
) YXurYwV  
); Em 6Qe  
R"MRnr_4K  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ig LMv+{  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor }N0Qm[R  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 PQKaqv}N  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .`<@m]m-  
K$K^=> I"o  
)Or  .;  
template < typename Cond, typename Actor > :'F}Dy  
class do_while 38DT2<qC  
  { 0$+fkDf  
Cond cd; G 0O#/%%  
Actor act; Vm}%ttTC  
public : mI*[>#q>  
template < typename T > oh"O07  
  struct result_1 65h @}9,U  
  { {U<xdG  
  typedef int result_type; `U#55k9^5  
} ; Z+j\a5d?,  
`@[c8j7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 4wd& 55=2  
2&c9q5.b  
template < typename T > ZOXIT(mg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /&F,V+x  
  { Z[\ O=1E,  
  do /xGmg`g<#  
    { ~c)~015`  
  act(t); ^<e@uNGg  
  } mC?i}+4>4R  
  while (cd(t)); K{b(J Nd  
  return   0 ; &[NG]V!Oc  
} 8t@p @Td|  
} ; R8rfM?"W  
Ev7J+TmXM  
mWR4|1(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). oI)GKA_Ng7  
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。 ?Kvl!F!`  
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。 p~noM/*2r  
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。 uZfnzd)c  
下面就是产生这个functor的类: +dA,P\  
P=3RLL<l  
W^3uEm&l!)  
template < typename Actor > 322jR4QGr  
class do_while_actor ]EwVpvTw  
  { |-V&O=!^+  
Actor act; J psPNa  
public : O+ }qQNe<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `wF8k{Pb  
WDFjp  
template < typename Cond > FnJ?C&xK  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; dq[Mj5eC  
} ; HV6f@  
*(PL _/:  
&Ysosy*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |6=p{ y  
最后,是那个do_ xI>A6  
HB Iip?  
l;y7]DO  
class do_while_invoker >.dWjb6t  
  { vSi_t K4  
public : WTImRXK4  
template < typename Actor > K'K2X-E  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6[OzU2nB  
  { 3~nnCR[R  
  return do_while_actor < Actor > (act); F u&EhGm6  
} L\y;LSTU  
} do_; 6#IU*  
/axIIfx-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ui(^k $  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0b4R  
最后来说说怎么处理break和continue CR6R?R3b  
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。 P!"&%d  
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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