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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda J}YI-t  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 9|e"n|[  
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, z%AIv%  
[7Kn$OfP  
+(/Z=4;,[  
nRo`O  
  class filler txgGL'  
  { PIrUls0}  
public : KYl^{F  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -s)2b ;  
} ; -w2g a1  
SP*5 W)6  
Lhc@*_2  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: {&;b0'!Tf  
q#778  
b:3hKW  
wYxizNv,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); U'lD|R,g  
q+:(@w6  
GS$k  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 D4vmBVT  
M!hby31  
XVLuhw i  
0 iE).Za0g  
二. 战前分析 f|G7L5-  
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。 N1Z8I:  
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 N 4v)0  
X@Bpjg  
UxvsSHi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NY;UI (<]  
  /* --------------------------------------------- */ ]EcZ|c7o9y  
vector < int *> vp( 10 ); h@~X*yLKh  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :^s7#4%6  
/* --------------------------------------------- */ LWL>hd  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &Kv evPF  
/* --------------------------------------------- */ 2%qn !+.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~76.S  
  /* --------------------------------------------- */ n>0dz#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F^NR qE  
/* --------------------------------------------- */ 5 muW*7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {l11WiqQH  
u`'z~N4}  
?|7+cz$g  
9v F2aLPk  
看了之后,我们可以思考一些问题: j'i42-Lt/p  
1._1, _2是什么? i-FUAR  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ?iLd5 Z  
2._1 = 1是在做什么? ,?`1ve_K<  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 IeB6r+4|  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 NslA/"*  
m3(T0.j0P  
-n *>zGc  
三. 动工 :]^P ^khK  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9sCk\`n  
8$v7|S6 z  
W^ :/0WR  
z^/GTY  
template < typename T > ]Z-oUO Z<k  
class assignment yUW&Wgc=:  
  { 9f^PR|F  
T value; Inc:t_  
public : &a=e=nR5  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7ILa H|eN  
template < typename T2 > |{PJT#W%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8-"5|pNc  
} ; cQ.;dtT0  
hu|hOr8  
YU=ZZEVi  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $uw+^(ut  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Kyp0SZp[  
i+[3o@  
'= <`@  
<gdgcvd  
  class holder b H?qijrC  
  { 8>{W:?I  
public : !NYM(6!(  
template < typename T > daIL> c"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?GNF=#=M  
  { "x;k'{S  
  return assignment < T > (t); ,GJ>vT)  
} T4=3VrS  
} ; E)O|16f|>  
K) `:v|d  
1 j12Qn@]  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: bez'[Y{  
.Sr:"SrT  
  static holder _1; (Q5@MfK`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 T#n1@FgC  
3EVC8ue  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ke?gz:9j  
而不用手动写一个函数对象。 KKjxg7{K  
+z=%89GJ  
m6r )Z5}f  
XLmMK{gs  
四. 问题分析 o~x39  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ~'2r&?=\  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 bk wa{V  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .W :  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 LBkcs4+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 q Iy^N:C2'  
EotwUT|  
五. 问题1:一致性 e?| URW  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| T]6c9_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 V< vPFxC  
>yBxa)  
struct holder +&7Kk9^  
  { ,=Nw(GI  
  // F[CT l3X  
  template < typename T > k9) u 3  
T &   operator ()( const T & r) const i6md fp|k  
  { Yxd{&47  
  return (T & )r; 1_NG+H]x9  
} Q*:h/Lhb&  
} ; f5aF6FBH  
6%kJDY.  
这样的话assignment也必须相应改动: bqrJP3  
qggk:cN1  
template < typename Left, typename Right > Dk`4bYK  
class assignment 43>9)t  
  { ;}WtJ&y=M  
Left l; |[ Ie.&)  
Right r; ,MM>cOQ  
public : )@,90Vhh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1/2V.:bg  
template < typename T2 > ,|.8nk"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } xIQ/$[&v  
} ; MkDK/K$s  
;T.s!B$Uu  
同时,holder的operator=也需要改动: nU&NopD+*G  
b6nZ55 h  
template < typename T > yQZ/ ,KX  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^m_^  
  { 6~ 7 ; o_>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .%?- As  
} JOrELrMx  
i Y*o;z,~  
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。 U|J$?aFDr  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5fu+rU-#  
,\lY Px\P[  
return l(rhs) = r; %o@['9U[j  
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。 2f19W# '0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Z'Exw-ca  
xHJ8?bD p  
template < typename Tp > Q1`<fD  
class constant_t 6F*-qb3  
  { heL$2dZ5H  
  const Tp t; Tr8AG>  
public : 2(m85/Hr\;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} R CBf;$O  
template < typename T > : 8^M5}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _8Nw D_"  
  { ~h)@e\Kc  
  return t; 6?V<BgCC  
} a)!![X?\  
} ; 9- xlvU,o  
mRhd/|g*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7fju  
下面就可以修改holder的operator=了 t7w-TJvP  
~u /aOd  
template < typename T > q=6Cc9FN  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const yo\N[h7  
  { EBoGJ_l  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); b , juF2  
} M{?zvq?d  
DX}B0B  
同时也要修改assignment的operator() Oj4v#GK]  
4\LZD{  
template < typename T2 > rv9B}%e  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #NvQmz?J?  
现在代码看起来就很一致了。 b TLMd$  
Jd5\&ma  
六. 问题2:链式操作 k"xGA*B|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {=UFk-$=  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 h+,'B&=|_  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 d_Q*$Iz)3  
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。 #z ON_[+s9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 0QMTIAW6h  
d<Ggw#}:m  
template < typename T > C:`;d&d  
struct result_1 'yp>L|  
  { M.>^{n$ z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0b/i r2  
} ; *cbeyB{E  
e`i7ah;  
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: CSMeSPOm]  
E7Ibp79}N  
template < typename T > nX0HT )}  
struct   ref {?E<](+0  
  { E {tx/$f  
typedef T & reference; g;pR^D'M5C  
} ; jY7=mAd  
template < typename T > *YWk1Cwjo  
struct   ref < T &> 00ofHZ  
  { Btj#EoSI_  
typedef T & reference; %.mEBI=hs  
} ; W'a(oI  
V=pMq?Nr  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: TG}d3ZU !  
%$@1FlqX;  
template < typename T > .%=V">R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const F{<5aLaYti  
  { -?s&pKi  
  return l(t) = r(t); yuOS&+,P  
} veeI==]  
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。 WRW WskP  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4&QUh+F  
[J^  
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 Cyq?5\a  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &FSmqE;@^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "~F3*lk#E  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <5S@ORN  
最后的布局是: k<a;[_S  
                Add .evbE O5  
              /   \ |EKu2We*  
            Divide   5 E<tK4?i"  
            /   \ 0RUi\X4HI  
          _1     3 O] Y v   
似乎一切都解决了?不。 {C3U6kKs;R  
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。 >ys[I0bo  
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。 ! QM.P t7c  
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: 7BR8/4gcPu  
H~noJIw#  
template < typename Right > OS-sk!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +#2)kg 9_  
Right & rt) const )VSwT x&  
  { +TK3{5`!Ae  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k.<3HU  
} ?38lHn`FyQ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .`jo/,?+O  
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。 tF*szf|$-  
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。 QT! 4[,4  
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。 A4.4Dji,x  
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。 *O,H5lwU  
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? {:Aw_z:'  
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: ;}qhc l+  
`lO(s%HC  
template < class Action > =<c#owe:m  
class picker : public Action Xa," 'r  
  { ~. YWV  
public : Z:*@5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} j%L&jH 6@  
  // all the operator overloaded fmfTSN(Q~`  
} ; VIC0}LT0R  
`0ZZ/] !L  
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*q[(,9  
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: .Da'pOe  
Rx7X_A}  
template < typename Right > V8WFQdXc  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const uI~s8{0T6  
  { )[L^Dmd,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0fm*`4Q  
} gn8 |/ev  
hoM|P8 }rh  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > k1^\|   
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。 LJFG0 W  
]0c+/ \b&  
template < typename T >   struct picker_maker |F[=b'?  
  { \(~wZd  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !ErH~<f%K  
} ; 6KHN&P  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > hB9Ee@  
  { .pPm~2]z  
typedef picker < T > result; R!(ZMRMn  
} ; >(r{7Qg  
sa1h%<   
下面总的结构就有了: ~1 ~Xfo>  
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。 YO+{,$  
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。 6Wj^*L!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &Lm-()wb  
至此链式操作完美实现。 7y^%7U \  
0Yl4eB-  
^Hrn  ]  
七. 问题3 6"/WZmOp  
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。 $P z`$~  
,CvG 20>  
template < typename T1, typename T2 > <eN_1NTH_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'sh~,+g  
  { o:S0*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C NsNZJ  
} m8R9{LC  
JL=U,Mr6  
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: H 3@Z.D  
lg :  
template < typename T1, typename T2 > {ZU1x C  
struct result_2 .zg8i_  
  { \OILWQ[/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; asJ!NvVG'  
} ; '1?\/,em  
1'.7_EQ4T  
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? z~*g~RKS!  
这个差事就留给了holder自己。 @"-</x3o  
    n">u mM;Eh  
n DS}^Ba  
template < int Order > ^y!;xc$(Qs  
class holder; (*p , T  
template <> ]rehW}  
class holder < 1 > sRSz}]  
  { o*WY=  
public : dCyqvg6u  
template < typename T > (8$k4`T>  
  struct result_1 1MlUG5  
  { !RB)_7  
  typedef T & result; <"N_j]wD  
} ; s m,VYYs  
template < typename T1, typename T2 > {n#k,b&9B  
  struct result_2 E>b2+;Jv  
  { 9,uhf b^]  
  typedef T1 & result; Vj<:GRNQ,d  
} ; e^p +1-B  
template < typename T > N|N3x7=gs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MP Z3D9  
  { v ^[39*8  
  return (T & )r; )J]9 lW&y  
} [^CV>RuO  
template < typename T1, typename T2 > [.se|]t7X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Od+6 -J  
  { [x=jH>Y  
  return (T1 & )r1; 7SDFz}  
} &|>S|  
} ; \B F*m"lz  
1"Z@Q`}  
template <> '* mH*?Y  
class holder < 2 > &Z(K6U#.  
  { **9x?s  
public : F+R?a+e  
template < typename T > ^;!0j9"* :  
  struct result_1 NBl+_/2'w  
  { )?+$x[f!*  
  typedef T & result; 1b=lpw 1}  
} ; oSiMpQu08  
template < typename T1, typename T2 > ^b:( jI*l  
  struct result_2 .2d9?p3Y  
  { :w}{$v}#D;  
  typedef T2 & result; T134ZXqqz  
} ; V7#v6!7A@  
template < typename T > 4BnSqwa_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x{D yTtX<  
  { QaUm1 i#  
  return (T & )r; rpeJkG@+  
} S$KFf=0  
template < typename T1, typename T2 > P96pm6H_;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  _zlqtO  
  { zvABU+{jD  
  return (T2 & )r2; R1Sy9x .  
} HhO".GA  
} ; oFOnjK"|F  
%ZHP2j %~  
oFjIA!  
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> >。 ;&H4u)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }Zl&]e  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 21k5I #U  
NM ]bgpP  
return l(i, j) = r(i, j); zdXkR]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $kR N h6  
OL4z%mDZi  
  return ( int & )i; oIUy-|  
  return ( int & )j; U(~+o  
最后执行i = j; &-(463  
可见,参数被正确的选择了。 3u%{dGa  
z-M3  
9x,RvWTb  
]Q[p@gLd  
jzU.Bu.  
八. 中期总结 d,Y_GCZ7|W  
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: Y*mbjyt[?X  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ge]STSM0n7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 h iNEJ_f  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor LC1 (Xb f  
7 |DHplI  
6e&>rq6C  
>0Q|nCx  
xf|mlHS+  
1lv2@QH9  
九. 简化 v\(2&*  
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。 2^?:&1:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 apE   
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: n3J53| %v  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 cwGbSW$t  
  +-*/&|^等 t&?i m<  
2. 返回引用。 'X shmZ0&  
  =,各种复合赋值等 qzb<J=FAU  
3. 返回固定类型。 DTWD |M  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _X@v/sAy  
4. 原样返回。 cQ9q;r`%  
  operator, {Zp\^/  
5. 返回解引用的类型。 as J)4ema  
  operator*(单目) L(X6-M:  
6. 返回地址。 KK@.~'d  
  operator&(单目) IIy~[4dW  
7. 下表访问返回类型。 ~'R(2[L!;  
  operator[] $s<Ne{?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 McPNB`.H  
  operator<<和operator>> y8fsveX  
;5@  t[r  
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。 &+G"k~%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: qKJSj   
)V!dBl"Gq  
template < typename Left > bXS:x  
struct value_return c6Y\n%d&  
  { ;NNe!}C  
template < typename T > T?4G'84nN  
  struct result_1 .7n\d55a  
  { y-CX}B#j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3"F`ZJ]=  
} ; ~F1:N>>_Cf  
,^S@EDq  
template < typename T1, typename T2 > [TNj;o5J  
  struct result_2 |ae97 5  
  { D-,L&R!`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; >MPr=W%E  
} ; LdB($4,  
} ; \e`~i@) ~Z  
}.z&P'  
Z{H5oUk  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait s`#(   
p019)X|vx  
下面我们来剥离functor中的operator()  f3UXCp  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `c'W-O/  
Y6&wJ<   
return l(t) op r(t) ^ :F.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) e)?Fi  
return op l(t) h&kZjQ&  
return op l(t1, t2) A19;1#$=  
return l(t) op vVE7fq3  
return l(t1, t2) op H OBP`lf  
return l(t)[r(t)] MCdx?m3]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +kFxi2L6  
oHs2L-G  
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: \cCV6A[  
单目: return f(l(t), r(t)); R<V!%rL;;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ka,^OW}<%q  
双目: return f(l(t)); +d|mR9^([  
return f(l(t1, t2)); Q3"} Hl2  
下面就是f的实现,以operator/为例 I<A6Z&*un  
1@lJonlF  
struct meta_divide T\r@5Xv  
  { ~.!c~fke  
template < typename T1, typename T2 > Zc?ppO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Y \:0Ev  
  { 'KPASfC  
  return t1 / t2; M5x U9]B  
} pBw0"ff  
} ; mRZ :ie  
CSCN['x  
这个工作可以让宏来做: =r@vc  
r$wxk 4%Rz  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [= |jZVhT  
template < typename T1, typename T2 > \ Ldn8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 5K?}}Frrt`  
以后可以直接用 )7:J[0ZiQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {f{ZHi|  
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 BAO|)~1Pd  
(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。。。) 3 LdQ]S  
|{@FMxn|q  
|$7vI&m  
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 5?Wto4j  
Y\0}R,]a-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [7 YPl9  
class unary_op : public Rettype $Q*<96M  
  { t R6 +G  
    Left l; rhL"i^  
public : 'L{8@gq i  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8KH\`5<  
y?SyInt  
template < typename T > X(7qZ P~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Sc7U |s  
      { 7+hK~  
      return FuncType::execute(l(t)); vp(;W,ba:|  
    } 0 &GRPu27  
&)oOeRwi].  
    template < typename T1, typename T2 > +S))3 5N[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #Eb5:;  
      { ",)Qc!^P$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); t5[[JD1V  
    } :eZh'-c?  
} ; ` }3qhar  
}(<%`G6N  
I7&_Xr  
同样还可以申明一个binary_op D/=5tOy  
uw},`4`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0 u?{ \  
class binary_op : public Rettype B(F,h+ajy  
  { }za[E>z  
    Left l; =~I-]4  
Right r; S"wg2X<  
public : ,j5&6X=1M  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -rKO )}  
5Q=P4w!'  
template < typename T > cJgBI(S5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O+RP3ox"  
      { ~y$ !48o  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); cVwbg[W]  
    } ?EX"k+G  
kPjd_8z2n  
    template < typename T1, typename T2 > hva2o`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MC&\bf  
      { + S4fGT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +I>p !v  
    } BA=,7y&;j  
} ; z_ =Bt  
I!wX[4p eg  
KgW:@X7wvM  
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 2m>-dqg  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >E,U>@+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $F.kK%-*  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ESoAz o,u  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }CxvT`/  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 CB~Q%QLG  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )+H[kiN  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 3 DaQo0N  
下面是修改过的unary_op 1.q_f<U  
)f dE6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _W3Y\cs,-  
class unary_op IcIOC8WC  
  { *1@:'rJ  
Left l; eh R{X7J  
  \Ey~3&x9f  
public : h3gWOU  
K) Zlc0e  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?GBkqQ  
A$.fv5${  
template < typename T > a,7 &"  
  struct result_1 H.G!A6bd  
  { vVT?h  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; f f7(  
} ; &L^CCi  
FEz>[#eOX  
template < typename T1, typename T2 > fa.0I~  
  struct result_2 _#o' +_Z  
  { O3V.^_k;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s=Q(C[%I  
} ; ]TstSF=  
`Pc3?~>0HH  
template < typename T1, typename T2 > vw<K}z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~2 u\  
  { 3z;_KmM  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); x|eeRf|  
} kcB+_  
f=J<*h  
template < typename T > u&QKwD Uh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >NV=LOO  
  { l0tYG[  
  return OpClass::execute(lt(t)); x O7IzqY  
} 8Z85D  
jw6Tj;c  
} ; 7.bN99{xPM  
^Jp*B;  
P,bd'  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug !.fw,!}hOD  
好啦,现在才真正完美了。 OuIv e>8  
现在在picker里面就可以这么添加了: `#IcxweA  
ELa ja87  
template < typename Right > p SN~DvR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }fhHXGK.  
  { gdj^df+2F  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); e<gx~N9l'  
} 8(X0 :  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 '~-IV0v9  
TF+ l5fv  
BQ05`nkF  
-pTI?  
Sav`%0q?7a  
十. bind Uedvc5><t  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 lj&>cScC  
先来分析一下一段例子 i RmQ5ezk  
igDyp0t  
#-u [$TA  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >HkhAJhW  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @Z\2*1y6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 p {%t q$}.  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 9(VRq^Z1  
我们来写个简单的。 m[2'd  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: w.kCBDL  
对于函数对象类的版本: ,&a`d}g&G  
|LYKc.xo  
template < typename Func > .?#uxd~>  
struct functor_trait P6?0r_Y  
  { W$\X~Q'0  
typedef typename Func::result_type result_type; ekzjF\!y  
} ; O25m k X  
对于无参数函数的版本: ?=|kC*$/G  
ged,>  
template < typename Ret > oP$kRfXS!<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .L;",E  
  { ,@Z_{,b  
typedef Ret result_type; aMCO"66b  
} ; Mz|L-62  
对于单参数函数的版本: Ob&W_D^=N  
B/YcSEY;  
template < typename Ret, typename V1 > kG3!(?:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >riq98Us/  
  { U'3Fou}  
typedef Ret result_type; m<fA|9 F#  
} ; .S vyj  
对于双参数函数的版本: F2oJ]th.3  
QN 0rE @a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?6:cNdN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 29O]S8  
  { .98.G4J>  
typedef Ret result_type; p5SX1PPQ  
} ; 3hJH(ToO  
等等。。。 Gc5VQ^]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !`C?nY  
dIK{MA  
template < typename Func > Z t`j\^4n  
struct func_return )<LI%dQ:'l  
  { ?Y!U*& 7  
template < typename T > RSH/l;ii  
  struct result_1 OWV/kz5'H  
  { ?cBO6^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PdM*5g4  
} ; /W9 &Ke  
.v7`$(T  
template < typename T1, typename T2 > t,?,F4 j  
  struct result_2 e-!?[Ujv*%  
  { BQU/QoDY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #O6 EP#B  
} ; r9 ;`  
} ; fv5C!> t  
.WO/=# O  
GXEcpc08  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #[,= 1Od(q  
q4k`)?k9  
template < typename Func, typename aPicker > )BlJ|M  
class binder_1 B$DZ]/<  
  { \CtQ*[FmN  
Func fn; %ph"PR/t?  
aPicker pk; #'g^Za  
public : i?W]*V~ply  
-Qg,99M  
template < typename T > -=>U =|  
  struct result_1 @4@PuWI0-  
  { O$(c. (_$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; OT%V{hD  
} ; q'2`0MRa  
a G@nErdW  
template < typename T1, typename T2 > edTMl;4  
  struct result_2 p}f-c  
  { c G*(C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .5^a;`-+  
} ; w=5   
1h{>[ 'L  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} B MY>a  
drs-mt8  
template < typename T > Y}K!`~n1S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >6k}HrS1V  
  { J2'W =r_#  
  return fn(pk(t)); O%prD}x  
} k=ts&9\  
template < typename T1, typename T2 > A1=_nt)5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TZj[O1E  
  { ,zD_% ox  
  return fn(pk(t1, t2)); B%2L1T=  
} q;ZLaX\bFl  
} ; 8s~\iuk  
!5? m  
T0YDfo  
一目了然不是么? E*OG-r   
最后实现bind ' *}^@[&  
5Yn{?r\#F  
3;y_qwA  
template < typename Func, typename aPicker > fEB195#@9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) xv^Sh}\}  
  {  gm(De9u  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #UBB lE#  
} uC- A43utv  
-% >8.#~G  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :4%<Rp  
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。 AfUZO^<  
\QliHm!  
十一. phoenix \Bt =bu>Z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: tCX9:2c  
Wx}M1&d/J  
for_each(v.begin(), v.end(), ;CA ?eI  
( O%fUm0O d  
do_ ``+c`F?5  
[ 0{-`Th+h  
  cout << _1 <<   " , " {d^Q7A:`  
] K2*1T+?X  
.while_( -- _1), /%62X{=>;  
cout << var( " \n " ) LE8K)i  
) M8\G>0Hc6  
); 1$);V,DK!  
4pLQ"&>}80  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: tp#Z@5=  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ^I@ey*$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /.7$`d  
那么我们就照着这个思路来实现吧: cT_uJbP+  
3aEt>x  
{-o7w0d_  
template < typename Cond, typename Actor > lr`?yn1D(  
class do_while 7X(rLd 6#  
  { ?F)_T  
Cond cd; ]#vWKNv:;  
Actor act; 2_Pz^L  
public : ? UxG/]",  
template < typename T > l{nB.m2  
  struct result_1 A,3@j@bdy  
  { iPA@<D%  
  typedef int result_type; -" 2<h:#  
} ; $eK8GMxZ#  
I h5/=_n  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )WaX2uDA?  
sXSj OUI  
template < typename T > p^p'/$<6_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T^KCB\\<  
  { aw %>YrJ  
  do DfAiL(  
    { }UyzM y,  
  act(t); gcX5Q^`a=  
  } b%=1"&JI:  
  while (cd(t)); ^ze@#Cp  
  return   0 ; F(T=WR].o  
} vs5 D:cZ}  
} ; Rg%R/p)C  
~z\pI|DQ  
fG u5%T,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). WpZy](,  
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。 e 7Yb=/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。 F@>w&A ~K  
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。 ],BJ}~v,X  
下面就是产生这个functor的类: #]?,gwvTf  
;yRwoTc)Y  
0z#l0-NdQ  
template < typename Actor > |usnY  
class do_while_actor hXV4$Dai  
  { X !&"&n  
Actor act; C!aX45eg  
public : [VfL v.8w  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \_iH4<#>  
, I[^3Fn  
template < typename Cond > rC=p;BC@dD  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; UMHuIA:%U  
} ; o`<h=+a\  
kcg)_]~6  
r?Ev.m  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9`nP(~  
最后,是那个do_ >m)2ox_B  
/u" cl2|  
#C;#$|d  
class do_while_invoker sqq/b9 uL/  
  { ,g<>`={kK+  
public : S>/I?(J  
template < typename Actor > @B>%B EC  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const B}TInI%H  
  { A-AN6.  
  return do_while_actor < Actor > (act); [T$$od[.  
} oHP >v_ X  
} do_; K8Kz  
0{{p.n8a~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? xX/Qoq (}i  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 S`'uUvAA  
最后来说说怎么处理break和continue NO0[`jy(  
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。 ;6\Ski0=l  
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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