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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 1jd.tup  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {"O-/* f+(  
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, r(<91~Ww  
3gv?rJV  
6n H'NNS:J  
~I]aUN  
  class filler WLH ;{  
  { F(w<YU %6  
public : f'Rq#b@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} d"S\j@  
} ; _p<wATv?7t  
%&wi@ *#  
7wHd*{^9N  
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: h~ q5GhY!9  
qA t#0  
CHDt^(oa!B  
eWXR #g!%>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Wr+1e1[  
RtEx WTc  
i]& >+R<6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 I p|[  
=FQH5iSd  
f DPLB[  
.f|)od[  
二. 战前分析 QiaBZAol  
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。 ktM7L{Nz  
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 9TEAM<b;  
J\Tu=f)  
vnqLcNB H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); TXqtE("BDl  
  /* --------------------------------------------- */ rpEN\S%7P  
vector < int *> vp( 10 ); ycf)*0k  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2B+qS'OT  
/* --------------------------------------------- */ T%E/k# )q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); H%{k.#O  
/* --------------------------------------------- */ :bkmm,%O  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -X-sykDm  
  /* --------------------------------------------- */ }/jWa |)f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); gI/(hp3ob  
/* --------------------------------------------- */ {uxTgX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); I(j$^DA.  
u.}H)wt  
<(1[n pS&+  
(Mw+SM3<  
看了之后,我们可以思考一些问题: w,t !<i  
1._1, _2是什么? I(b]V!mj:  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 NzS`s,N4/0  
2._1 = 1是在做什么? uW4.Q_O!H  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ]$U A5/a  
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。 K*M1$@5  
UD Pn4q  
/$9We8  
三. 动工 W *2P+H%  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "YVr/u  
4r#4h4`y|  
"i&9RA! 1  
TV/EC#48  
template < typename T > BC#O.93`  
class assignment (~fv;}}v  
  { 4ZkaH(a1  
T value; Xm<|m#  
public : +]Ev  
assignment( const T & v) : value(v) {} sAnb   
template < typename T2 > }(K1=cEaL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } s0DT1s&  
} ; 'f8'|o)  
;_0frX  
$y%IM`/w  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 At&kW3(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment cI-@nV  
Cv;#8Wj}  
JD9=gBN\?  
N;4wbUPL7h  
  class holder B &3sV+  
  { *a-KQw  
public : %q6I-  
template < typename T > #$l:%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >` u8(  
  { X2{Aa T*M  
  return assignment < T > (t); )[ejb?{d  
} 8[#EC3  
} ; TgKSE1  
V;hO1xfR3&  
Uy@:-NC)kn  
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: WT}x Cni  
un}!&*+  
  static holder _1; D'#,%4P,e\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6NQ`IC  
@h(Z;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bk]g}s  
而不用手动写一个函数对象。 f/"IC;<~t>  
FytGg[#]  
2 ]n4)vv,  
WA.c.{w\  
四. 问题分析 t ;fJ`.  
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。 %AA -G  
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。 5Ha(i [d  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 V 7D<'!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E&)o.l<h|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 m ;wj|@cF  
%CqG/ol  
五. 问题1:一致性 _|#P~Ft  
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?| x@D> JG  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "BIhd*K[~  
g+Y &rz  
struct holder a6?t?: ~|  
  { n*caP9B  
  // 0v``4z2Z  
  template < typename T > o\fPZ`p-m~  
T &   operator ()( const T & r) const :_Iz( 2hV  
  { gLlA'`!  
  return (T & )r; [WXcp1p  
} <RcB: h  
} ; -h=wLYl@0i  
]C{N4Ni^Z  
这样的话assignment也必须相应改动: .N7&Jy  
7^1K4%IPl  
template < typename Left, typename Right > t0Inf [um  
class assignment |nU%H=Rs/  
  { t{`uN  
Left l; zoBp02j  
Right r; r4fd@<=g  
public : g[;&_gL  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} IR32O,)  
template < typename T2 > {MUO25s02  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 4L r,}t A  
} ; uE>m3Y(aP  
TCi0]Y~a  
同时,holder的operator=也需要改动: }%<cF i &  
-s ^cy+jd  
template < typename T > D;OPsNQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {mLv?"M]  
  { .(s@{=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); i_nUyH%b  
} fc4jbPp:M  
+e#(p<  
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。 \"$q=%vD  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 HUbXJsSP  
M7#CMLy  
return l(rhs) = r; 6=x]20  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 hMgk+4*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Fxn=+Xgg  
gx2v(1?S  
template < typename Tp > 3f:]*U+O  
class constant_t '1d0 *5+6k  
  { Hi U/fi`  
  const Tp t; #v4^,$k>  
public : fT<3~Z>m  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {;o54zuKf  
template < typename T > qat'Vj,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const YB4|J44Y  
  { )&-n-m@E  
  return t; 3%u: c]-wF  
} VeH%E.:  
} ; .5tXwxad"  
W k"_lJ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |aj]]l[@S  
下面就可以修改holder的operator=了 COD^osM@  
8jiBLZkRf  
template < typename T > 5G z~,_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const a;(,$q3M  
  { 0:x+;R<P*w  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $U2Jq@G*  
} @f-rS{  
G#='*v OtO  
同时也要修改assignment的operator() aw7pr464  
I,V'J|=j  
template < typename T2 > $>Gf;k  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [3qJUJM  
现在代码看起来就很一致了。 >f;oY9 {m  
BJqb'H jd  
六. 问题2:链式操作 }}wSns  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [mF=<G"  
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。 [Uj,, y.wB  
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。 :4pO/I ~  
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。 (D+%*ax  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct S Z &[o&H  
5^Lbc.h  
template < typename T > ]agdVr^  
struct result_1 f%REN3=5K  
  { $<f+CtD4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; z] |Y   
} ; qLB(Th\&'  
/#}%c'  
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: 7/\SN04l  
/ $'M  
template < typename T > ])WIw'L!  
struct   ref RC!T1o~L  
  { 6X$\:>  
typedef T & reference; XLm@, A[  
} ; " j:15m5  
template < typename T > 3>z+3!I z  
struct   ref < T &> DyQvk  
  { C+gu'hD  
typedef T & reference; 1i Q(q\%  
} ; |D8c=c%  
g$8a B{)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "azrcC  
O)r>AdLGn  
template < typename T > i^/ H>E%u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [U{RDX  
  { 'b_SQ2+A  
  return l(t) = r(t); *Oy%($'  
} ?[lKft  
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。 11JO[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 a0  w  
?\a';@h  
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 {dV!sQD  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: >JN[5aus  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 M5S<N_+Pe  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?QzN\f Y;  
最后的布局是: ~ o5h}OU"  
                Add `]<~lf  
              /   \ );^{;fLy%  
            Divide   5 VF9-&HuC  
            /   \ ||4++84{  
          _1     3 ,q Bu5t  
似乎一切都解决了?不。 yn{U/+  
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。 ' @j8tK  
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。 oF0*X$_X  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: +L#):xr  
uTP4r  
template < typename Right > Y F W0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %W$?*Tm  
Right & rt) const ?^: xNRE$j  
  { `ln= D$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pB,@<\l %  
} iS28p  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }5ONDg(I~  
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_E :?Jo  
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。 {7FD-Q[tS  
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。 ~Q 1%DV.  
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。 Pe7% 9  
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.RW_t~  
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: C6,W7M[c  
lb#`f,r>  
template < class Action > ,An*w_  
class picker : public Action cUr'mb  
  { ]F,v#6qi  
public : LD}ZuCp!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} O.P:~  
  // all the operator overloaded $e![^I]`  
} ; SyR[G*djl  
+JL"Z4b@R}  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 C`C$i>X7^  
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: 7o64|@'j  
3 ?DM AV  
template < typename Right > 1)=sbFtS  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const imf_@_  
  { XAc#ywophi  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); JxLD}$I  
} p\7(IhW@  
V9kL\Ys  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > GvT'v0&+  
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。 E@\bFy_!>b  
'B4j=K*  
template < typename T >   struct picker_maker !/MHD  
  { 'm+)n08[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; c1p*}T  
} ; N{6Lvq[8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Flzl,3rW4  
  { lTpmoDa%  
typedef picker < T > result; 9l :Bum)9  
} ; c~+l|r=u?  
~ugK&0i[2  
下面总的结构就有了: efF>kcIC  
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。 Y r^C+Oyg  
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。 NbnuQPb'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #~^Y2-C#  
至此链式操作完美实现。 h $}&N  
j*jO809%^  
I 0}+}{M:  
七. 问题3 gyW##M@{  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 n/5)}( }K  
HLcK d`$/  
template < typename T1, typename T2 > &Q"Ox{~W  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -?WhJ.U  
  { /Hl]$sJY  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _S;L| 1>S  
} )/F1,&/N`e  
s9Aq-N  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: YS5Pt)?  
29E9ZjSK  
template < typename T1, typename T2 > NPM}w!  
struct result_2 PO[ AP%;  
  { M[R\URu8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !fcr3x|Y~M  
} ; %Ot^G%34  
wDV%.Cc  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Yg6 f  
这个差事就留给了holder自己。 g2WDa'{L  
    wZm=h8d  
I)Dd"I  
template < int Order > lT3, G#(  
class holder; "p~1| ?T  
template <> ~cSOni`  
class holder < 1 > s:y=X$&M  
  { *a7&v3X  
public : Svo gvn  
template < typename T > u;Q'xuo3  
  struct result_1 b;O|-2AR  
  { T.zU erbO  
  typedef T & result;  %Ln7{w  
} ; 8*^Q#;^~99  
template < typename T1, typename T2 > F? kW{,*  
  struct result_2 |8b*BnS  
  { #eT{?_wM  
  typedef T1 & result; &Q[Y&vNn  
} ; MhZT<6  
template < typename T > Ncu\;K\N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0 ej!!WP  
  { Fss7xP'  
  return (T & )r; ;m3SlP{F  
} Y.qlY3iBp  
template < typename T1, typename T2 > +_ HPZo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zF2GW  
  { joh=0nk;D  
  return (T1 & )r1; <=*xwI&q  
} +`==US34  
} ; J:,>/')n  
[*O#6Xu  
template <> sW B;?7P  
class holder < 2 > !'No5  
  { vb-L "S?kC  
public : (ROurq"  
template < typename T > |:s 4#3  
  struct result_1 A`4j=OF\  
  { :mU,g|~55  
  typedef T & result; 9i8D_[  
} ; D84`#Xbi  
template < typename T1, typename T2 > O>z M(I+p  
  struct result_2 wY2#xD  
  { WVp7H  
  typedef T2 & result; dIG(7 ~  
} ; ,o}!pQ  
template < typename T > fMn7E8.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const h*f=  
  { -bK#&o,  
  return (T & )r; xr) Rx{)3h  
} t,;1?W#  
template < typename T1, typename T2 > zlmb_akJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2yhtJ9/  
  { [EDw0e  
  return (T2 & )r2; kEtYuf^  
} Lnnl++8Y  
} ; 5r qjqfFa  
yG5T;O&  
Yz0ruhEMk  
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> >。 !Re/W ykY  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,>n 4 `A  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: N0h"EV[  
q#-szZQ  
return l(i, j) = r(i, j); R ;^[4<&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) R/M:~h~F!  
twqjaFA>  
  return ( int & )i; BlS0I%SN  
  return ( int & )j; nn"!x|c  
最后执行i = j; AA9OElCa  
可见,参数被正确的选择了。 :<w3.(Z  
<L@0w8i`  
v6 DN:!&  
pO$`(+q[  
.  \ *Z:  
八. 中期总结 kDJ5x8Q#  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: FS r`Y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @6>R/]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 I.j`h2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor pr.Vfb  
2f>lgZ!  
^u#!Yo.!(  
TSmuNCR  
VkT8l4($X<  
o(w1!spA  
九. 简化 Y'-BKZv!  
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。 6TxZ^&=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Z mF}pa,gd  
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: b7{)B?n  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ="RDcf/  
  +-*/&|^等 v8,+|+3  
2. 返回引用。 *KF:  
  =,各种复合赋值等 oYnA 3  
3. 返回固定类型。 )JTh=w4n|z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) d:O>--$_tw  
4. 原样返回。 ^q@.yL  
  operator, ZVJbpn<lo)  
5. 返回解引用的类型。 /] ce?PPC  
  operator*(单目) _CP e  
6. 返回地址。 "-kb=fY  
  operator&(单目) ;VM/Cxgep  
7. 下表访问返回类型。 UXoaUW L  
  operator[] dfGdY"&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ZPn`.Qc  
  operator<<和operator>> ]v@#3,BV  
q(e&{pbM)  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 C<2vuZD  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: X^#48*"a  
R>Fie5?  
template < typename Left > Q2PY( #  
struct value_return 8HdmG{7.  
  { Ooz+V;#Q  
template < typename T > QP)-O*+AA  
  struct result_1 ',`iQt!Lx  
  { 1b E$x^P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Z:09 ]r1  
} ; XQ--8G  
PkQuN;a  
template < typename T1, typename T2 > 9zEO$<e o  
  struct result_2  |X`xJL  
  { 1?`,h6d*=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =;0#F&  
} ; s%>>E!Qi_  
} ; T.GY  
M5HKRLt  
gzvEy^X  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \i}n1Qd  
MFaK=1  
下面我们来剥离functor中的operator() ]<A|GY0q1  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Z,qo jtw  
[ECSJc&i  
return l(t) op r(t) @$gvV]dA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) iDlIx8PI  
return op l(t) QKYIBX  
return op l(t1, t2) y'xB? >|  
return l(t) op j./3)  
return l(t1, t2) op $[}31=0  
return l(t)[r(t)] X3#|9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %+i g7a:  
BHOxwW{  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: YQ g03i  
单目: return f(l(t), r(t)); yJc<;Qx  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); a Umcs!@  
双目: return f(l(t)); AtYe\_9$C  
return f(l(t1, t2)); EE#4,d`J  
下面就是f的实现,以operator/为例 6*gMG3  
5Y#yz>B@ ]  
struct meta_divide n>)CCf@H  
  { kdman nM  
template < typename T1, typename T2 > v2G_p |+O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Pon 2!$  
  { 9 }iEEI  
  return t1 / t2; mm'n#%\G  
} QK<sibDI  
} ; ;&37mO/T  
'ADt<m_$  
这个工作可以让宏来做: jn>3(GRGC$  
E< "aUnI  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ k'&BAC.K,  
template < typename T1, typename T2 > \ rXuhd [!(P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; vr/V_  
以后可以直接用 :"g^y6i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) XU5/7 .  
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 mS6 #\'Qa  
(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。。。) ~tn*y4uK  
f}0(qN/G  
d3_aFs Q  
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 9e^[5D=L  
[!,&A{.!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c<wsWs 4V  
class unary_op : public Rettype r#JE7uneT  
  { )9 5&-Hs  
    Left l; {'E%SIRZ)  
public : HsGXb\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #Z)e]4{!l  
m{x[q  
template < typename T > RZ:Yu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bab`wfUve  
      { Mg W0 ).  
      return FuncType::execute(l(t)); =LDzZ:' X  
    } @ U'g}K  
G`9Ud  
    template < typename T1, typename T2 > *?Nrx=O*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MzL^u8  
      { |)* K#%j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); b4ZZyw  
    } 8s-y+M@.  
} ;  msM  
"6 |j 0?Q  
d }=fJ  
同样还可以申明一个binary_op *%7[{Loz  
 gPh;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "}!|V)K  
class binary_op : public Rettype ci0)kxUBF  
  { !qS~YA  
    Left l; pYa8iQ`6U;  
Right r; [^ $nt  
public : 5,})x]'x  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Fm_^7|  
u\ro9l  
template < typename T > +w[vYKSZm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u)Y~+ [Q  
      { VdjS\VYe,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); H<#M)8  
    } R8I%Cyc  
_VGAh:v  
    template < typename T1, typename T2 > de1cl<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H?*EQK`7?0  
      { }(A`aB_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); y G)xsY V  
    } Xyy;BO:  
} ; n^B9Mh @  
3}(6z"r  
1)pwR3(^Fz  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 r&oR|-2hRk  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .A<G$ db ?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /2l&D~d"  
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。 Z8E-(@`q5Q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! WHeyE3}p  
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。。。 Yz]c'M@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (RVe,0y  
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) o}$uP5M8q  
下面是修改过的unary_op ^MIF+/bQ  
N;4bEcWjp  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > nF>41 K  
class unary_op kH~ z07:  
  { w=:o//~6j  
Left l; 6!zBLIYFI  
  )12.W=p  
public : {,NGxqhE  
JJ_b{ao<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} G%^jgr)  
*o.f<OwOz  
template < typename T > SQ8xfD*  
  struct result_1 \ne1Xu:hM  
  { d-c<dS+R  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; v e($l"T  
} ; ?C)a0>L  
fn.KZ  
template < typename T1, typename T2 > (StX1g'  
  struct result_2 ?+av9;Kg  
  { X-LCIT|1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q2yD4>qy  
} ; v+Eub;m   
B-^r0/y;  
template < typename T1, typename T2 > 9$[6\jMh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "| Oj!&0  
  { |j$r@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -p.c8B  
} F t/yPv  
XSk*w'xO  
template < typename T > 2[|52+zhc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =mR~\R( I  
  { z]_2lx2e  
  return OpClass::execute(lt(t)); F!7dGa$  
} '8%jA$o\g  
;)~}/nR<a  
} ; 8tfM,.]_i  
'41'Gn  
.3 >"qv  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug |w5m2Z  
好啦,现在才真正完美了。 1WjNFi  
现在在picker里面就可以这么添加了: @k=UB&?I  
0JFS%Yjw[  
template < typename Right > "s-3226kj  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const y0vJ@ %`  
  { H9;0$Y(e-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;~D$ rT  
} Z(j"\d!y  
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。 Hlhd6be  
}NjZfBQW`  
Ri>4:V3K  
nTsKJX%\  
Pi+pQFz5  
十. bind %k%%3L,  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 u mT *  
先来分析一下一段例子 WwsH7X)  
>|X )  
Q":,oZ2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /< k&[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 X)e#=w!fi3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 O22Q g  
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。 )ifjK6*  
我们来写个简单的。 IG+g7kDCY  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: GY>G}bfh  
对于函数对象类的版本: SzP`(}AU  
@E 8P>kq  
template < typename Func > oyB gF\  
struct functor_trait JDJ"D\85  
  { apOXcZ   
typedef typename Func::result_type result_type; 44NM of8N  
} ; '-U&S  
对于无参数函数的版本: 6Hbu7r*tm  
t4iD<{4  
template < typename Ret > }u9#S  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @)\4 $#+-  
  { NSa6\.W)  
typedef Ret result_type; 0~~yYo&  
} ; _ amP:h  
对于单参数函数的版本: xa.tH)R  
%pIP#y[4  
template < typename Ret, typename V1 > -MRX@a^1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > JM1O7I  
  { b wM?DY  
typedef Ret result_type; :8K}e]!c1  
} ; 2E8G 5?qe)  
对于双参数函数的版本: f8 BZkh  
E!'6v DVC:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > AsD$M*It  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > a^={X<K|/  
  { MyZVx|7 E  
typedef Ret result_type; ZIKSHC9  
} ; *`} !{ Mb  
等等。。。 k".kbwcaF  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy uNkJe  
c]h@<wnv  
template < typename Func > 0SfW:3  
struct func_return a:8 MoH4  
  { ;4U"y8PVTh  
template < typename T > l?QA;9_R'  
  struct result_1 +OqEe[Wk#  
  { ]#Cc7wa  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9: .m]QN  
} ; GE`1j'^-  
&|j0GP&  
template < typename T1, typename T2 > CT5s`v!s  
  struct result_2 N>Ih2>8t  
  { W]oa7VAq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RC}m]!Uz  
} ; w3ATsIw  
} ; _p>F43%p  
,-hbwd~M  
n$`+03a  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,{mv6?_  
m}u)C&2>  
template < typename Func, typename aPicker > J/fnSy  
class binder_1 DF_wMv:>^  
  { GGnlkp& E  
Func fn; /o%VjP"<  
aPicker pk; obE8iG@H  
public : _Dd>e=v  
<#J5.I 1  
template < typename T > 5JhvYsf3_  
  struct result_1 Ml$<x"Q  
  { BPa,P_6(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Fsm6gE`|n  
} ; p U9 .#O  
5RvE ),  
template < typename T1, typename T2 > 1 _Oc1RM   
  struct result_2 PWZd<  
  { qEuO@oE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &e6UEG  
} ; (8aj`> y  
 od{\z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4d%0a%Z  
q\}+]|nGs  
template < typename T > WPkKbF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yq49fEgc@U  
  { 8 eK8-R$  
  return fn(pk(t)); $&&E[JY  
} 2mn AL#  
template < typename T1, typename T2 > ^P^%Q)QXl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e*qGrg(E  
  { M,S'4Sz uk  
  return fn(pk(t1, t2)); $%q=tn'EX  
} nX 9]dz  
} ; (5 @H  
;xe.0j0h  
BO#tn{(#  
一目了然不是么? yw$4Hlj5  
最后实现bind n8F~!|lQ0  
vjS=ZinN"  
Lj(cCtb)  
template < typename Func, typename aPicker > |mE;HvQF  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ? "r=08  
  { 3r, ~-6  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 'St6a*  
} ) PTvw>  
ZaU8eg7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^t5My[R  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 -1Dq_!i  
}a$.ngP  
十一. phoenix >iae2W`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g&c ~grD  
{='Bd6_=  
for_each(v.begin(), v.end(), eFG(2OVg}M  
( RzjUrt  
do_ cd1G.10  
[ dgF%&*Il]O  
  cout << _1 <<   " , " S@qR~_>a  
] E Izy  
.while_( -- _1), .dk<?BI#H  
cout << var( " \n " ) 7Vsp<s9bj  
) A$3Rbn}"  
); IO)#O<  
m9oOH5@K~  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: H:]cBk^[,  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor {?eUAB<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <kdlXS>J.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3}<U'%sd  
zk FX[-'O  
N=BG0t$  
template < typename Cond, typename Actor > (_zlCHB  
class do_while 8s$6R|ti  
  { |g)C `k  
Cond cd; d(o=)!p  
Actor act; A}SGw.3  
public : PQkw)D<n]_  
template < typename T > ve ysW(z  
  struct result_1 \jtA8o%n  
  { 0SQr%:zG  
  typedef int result_type;  >Ua'*  
} ; ^sD M>OHp  
-3R:~z^L  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} e4YP$}_L  
)&c#?wx'w  
template < typename T > :rUMmO-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IibrZ/n6  
  { X`KSj N&(  
  do 3NtUB;!  
    { cx$IWQf2  
  act(t); Dz: +. @k  
  } &)mZ~cPU3  
  while (cd(t)); >MHlrSH2  
  return   0 ; mkn1LzE|F  
} p0bWzIH  
} ; kun/KY  
&rBe -52  
&.,K@OFE}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). zHb [.ry~  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 t1adS:)s  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 e4tIO   
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 MqnUym  
下面就是产生这个functor的类: 0I)$!1~O)  
{siOa%;*  
G kjfDY:  
template < typename Actor > 172G  
class do_while_actor 8|i'~BFHs  
  { 4w^o !  
Actor act; yV!4Im.>  
public : Cy]=Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} js<d"m*  
@gD) pH  
template < typename Cond > {*7MT}{(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Ai < beUS  
} ; T;/GHC`{Y  
sllT1%?  
=\oH= f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -I|xW  
最后,是那个do_ 0 N,<v7PX  
s1D<R,J|H  
a:)FWdp?9  
class do_while_invoker R ZY=c  
  { >ou= }/<  
public : ?{S>%P A_B  
template < typename Actor > .>B'oD  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2!^=G=H/  
  { ! I@w3`  
  return do_while_actor < Actor > (act); &:&89<C'  
} ?bB>}:~j)  
} do_; *p}mn#ru-  
gF{ehU%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? v|%41xOsr  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 bmv8nal<Y  
最后来说说怎么处理break和continue !%G]~  
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。 7Jf~Bn  
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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