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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]pTw]SK  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 '?3z6%  
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, y]f^`2L!8>  
fYM6wYJ  
(H%d]  
CVG>[~}(9'  
  class filler EFt`<qwj  
  { <`UG#6z8  
public : nYt\e]3  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} T&"dBoUq>G  
} ; _D,f 4.R  
mX.3R+t  
 I4f  
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: Mq lo:7 ^F  
@EOR] ^?!]  
M2P@ &  
]O=S2Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -<JBKPtA  
[*{\R`M  
+xBK^5/x  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #Y>%Dr&  
VSpt&19  
wW! r}I#  
X+E\]X2  
二. 战前分析 Dke($Jr{  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 V0 +k3H  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 6aZt4Lw2\  
yki51rOI*  
3_*Xk. .d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Etc?;Z[F#  
  /* --------------------------------------------- */ %i -X@.P  
vector < int *> vp( 10 ); ^lc}FN  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :`u&TXsu  
/* --------------------------------------------- */ K[>@'P}y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); UtBlP+bE?y  
/* --------------------------------------------- */ i,Wm{+H-O  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3 s_k>cO=  
  /* --------------------------------------------- */ Q}?N4kg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Xm=^\K3  
/* --------------------------------------------- */ f,HzrHax  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); io r [v  
?}3PJVy?  
m{$tO;c/Q  
%3c|  
看了之后,我们可以思考一些问题: H(G^O&ppdB  
1._1, _2是什么? ~d7Wjn$@  
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。 {q tc \O  
2._1 = 1是在做什么? {.3  
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。 l^UJes!  
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。 7?!Z+r  
-Xxu/U})%  
k4F"UG-`  
三. 动工 IgiF,{KE,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: DR yESi  
PVD ~W)0m*  
?%xhe  
sE%<"h\_0  
template < typename T > "H="Ip!s  
class assignment 0fPHh>u  
  { `f 6)Q`n  
T value; $v'Y:  
public : Ue g N-n  
assignment( const T & v) : value(v) {} JXLWRe  
template < typename T2 > k BiBXRt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } l'7Mw%6{  
} ; 1ntkM?  
!V]MLA`  
L;--d`[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }6CXJ+-UR  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment N;x<| %peL  
.qIy7_^  
6_%]\37_Z  
si^4<$Nr%j  
  class holder Z`oaaO  
  { Od!F: <  
public : eN]>l  
template < typename T > )zW%\s*'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const n-hvh-ZO  
  { [<Os~bfOv  
  return assignment < T > (t); ia^%Wg7  
} Q$fRi[/L  
} ; *TM;trfz  
ksu}+i,a  
'6o`^u>  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: hEv=T'*,K)  
CP]S-o}yd  
  static holder _1; k'@7ZH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 z;y^t4 ^9  
ljYpMv.>xG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aVppOxA  
而不用手动写一个函数对象。 -3G 4vRIo  
97(Xu=tX  
S$jV|xK B  
<}EV*`w4  
四. 问题分析 B?;' lDz*  
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。 -Wlp=#9  
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。 ]>)u+|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 C(V[wvL  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 JQ"`9RNb  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Xq,UV  
BKC7kDK3H  
五. 问题1:一致性 <?LfOSdMs^  
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?| 4fw1_pv_D  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @e! Zc3  
xb9Pc.A[  
struct holder &o*s !u  
  { t;.^K\S4  
  // @K$VV^wp  
  template < typename T > %@lV-(5q  
T &   operator ()( const T & r) const Lj&1K~U  
  { n5Nan  
  return (T & )r; :!JpP R5  
} ]6t]m2~\  
} ; k_D4'(V:b  
4<G?  
这样的话assignment也必须相应改动: 7Wwp )D  
~A`&/U  
template < typename Left, typename Right > HzRX$IKB3(  
class assignment ?Oy'awf_  
  { [=F>#8=  
Left l; W.,% 0cZ  
Right r; R^J.?>0  
public : ,4^9cFVo  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Iv$:`7|crX  
template < typename T2 > q&XCX$N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } M.ZEqV+k  
} ; jWH{;V&ZV  
f^W[; w  
同时,holder的operator=也需要改动: E?30J3S  
1Pk mg%+  
template < typename T > =\~E n5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const r0\cc6  
  { ?EI'^xg  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); op hH9D  
} f._l105.  
uiktdZ/f  
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。 vk  @%R  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1)TK01R8  
$%7I:  
return l(rhs) = r; 8tb6 gZz  
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。 yicO!:bM  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )Y3EQxXa  
([:]T$0 #  
template < typename Tp > t"<s}~  
class constant_t I jZ]_*^!  
  { $_Y/'IN`k  
  const Tp t; -1qZqU$h  
public : qqnclqkw&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} hi!L\yi  
template < typename T > Y,k(#=wg  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -Y*VgoK%  
  { u~s Sk  
  return t; iO!27y  
} weNzYMf%  
} ; "pt+Fe|@c;  
Dt.0YKF  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 CF]i}xpWV  
下面就可以修改holder的operator=了 P DRnW  
T}C2e! _O  
template < typename T > 7#QLtU  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const OnZF6yfN=3  
  { b,nn&B5@{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); OE_ QInb<  
} q`XW5VV{K  
7FAIew\r  
同时也要修改assignment的operator() k*5'L<&  
p6`Pp"J_tr  
template < typename T2 > z< z*Wz  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0y)}.'  
现在代码看起来就很一致了。 o4$Ott%Wm  
gfi AK%  
六. 问题2:链式操作 KX!i\NHz  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 R)ERx z#  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 l0I}&,+  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 vt//)*(.$  
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。 ujU=JlJ7dl  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct g %f*ofb  
z9[[C^C  
template < typename T > YRPm^kW  
struct result_1 7 _`L$<-n  
  { J , V  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; pgT9hle/  
} ; [`d$X^<y;  
p8Iw!HE  
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: yQ9ZhdQS  
Mtm/}I  
template < typename T > # kyl?E  
struct   ref oBr.S_Qe  
  { ][,4,?T7  
typedef T & reference; BT]ua]T+  
} ; 0o;O`/x  
template < typename T > !=3Rg-'d1  
struct   ref < T &> Guh%eR'Wt  
  { rz6uDJ"  
typedef T & reference; :p' VbQZ{  
} ; \#CM <%  
Mi ; glm  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: wJ gX/W  
n-$VUo  
template < typename T > -D^L}b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const EFAGP${F  
  { =+Im*mgNn  
  return l(t) = r(t); h{k_6ym  
} h4/X 0@l`  
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。 tAjx\7IX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3\AM=`  
.e @>   
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 LOr|k8tL%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: b;#\~( a  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3o*FPO7?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5o#Yt  
最后的布局是: FW8-'~  
                Add 'CXRG$D  
              /   \ %K(0W8&  
            Divide   5 1j0-9Kg'  
            /   \ z>;$im   
          _1     3 JQ@fuo %  
似乎一切都解决了?不。 Gih[i\%Q  
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。 _tAQ=eBO  
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。 &-%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: P}V=*g  
Y#FO5O%W  
template < typename Right > + E/y ~s  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Q6IQV0{p  
Right & rt) const *#y;8  
  { JqCc;Cbd  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /- 4$7qd  
} oE?QnH3R  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3xNMPm  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Q$ri=uB;+  
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。 [3N[i(Wlk  
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。 /RT%0!  
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。 p_{("zQ  
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? O oSb>Y/4  
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: ]"F5;p; y  
/qU>5;  
template < class Action > 1zftrX~v!X  
class picker : public Action ~9=aT1S|  
  { w8iR|TV  
public : ]XeO0Y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} C5W>W4EM  
  // all the operator overloaded b.F^vv"]]  
} ; Vw#{C>  
v>A=2i*j  
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。 f[sF:f(zI  
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: DNkWOY#{  
eKN$jlg  
template < typename Right > Bfr'Zdw  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const iWLa>z|,  
  { ]XA4;7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,FZT~?  
} 06*rWu9P3  
:q#K} /  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Y[Ltrk{  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 9}29&O  
BVw Wj-,  
template < typename T >   struct picker_maker (k`{*!:1a  
  { &|Pu-A"5~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Xm1[V&  
} ; cK`"lxO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > q o 1lj"P  
  { HKO739&n}  
typedef picker < T > result; !@A#=(4R4  
} ; {/<6v. v  
7=XL!:P  
下面总的结构就有了: RDM`9&V!jp  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 c+dg_*^  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 <#+44>h  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 WO</Mw  
至此链式操作完美实现。 LN2D  
<3okiV=ox  
^pnG0(9  
七. 问题3 zsXoBD\h  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 wnLi2k/Dt<  
m-/j1GZ*  
template < typename T1, typename T2 > :-`7Q\c}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r\`+R"  
  { Jb["4X;h  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); H ?M/mGP  
} o*g|m.SjL  
}!>=|1 fY  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: &PWB,BXv  
X"fh@.  
template < typename T1, typename T2 > [&?8,Q(  
struct result_2 w$Ot{i|$(  
  { ,m=4@ofX  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -fI@])$9J  
} ; *Vw\'%p*  
8qEK+yi,  
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? 6 sxffJt  
这个差事就留给了holder自己。 ^!8P<y  
    $,>@o=)_  
b6(p  
template < int Order > ]iNEw9  
class holder; 3]&o*Ib1`_  
template <> evA/+F ,&  
class holder < 1 > qFQ 8  
  { l`-bFmpA  
public : u{N,Ib 8  
template < typename T > U$dh1;  
  struct result_1 h].~#*  
  { VdSv  
  typedef T & result; WKz> !E%  
} ; 9`//^8G:=  
template < typename T1, typename T2 > -u!FOD/  
  struct result_2 `1OgYs  
  { >>i@r@  
  typedef T1 & result; A5'NGt  
} ; k67a'pmyJ  
template < typename T > wa=uUM_4u^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3@Z#.FV~C[  
  {  7R#+Le)  
  return (T & )r; _p-t<ytnh  
} vsWHk7 9  
template < typename T1, typename T2 > E37<"(;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W|:lVAP.|}  
  { Rm1A>1a :  
  return (T1 & )r1; A\_|un%  
} + b$=[nfG  
} ; -x8nQ%X  
p!O(Y6QM  
template <> }]n$ %g (  
class holder < 2 > + Q=1AXe  
  { `LAR@a5i  
public : l {jmlT  
template < typename T > ?{w3|Ef&  
  struct result_1 h_1T,f (  
  {  c gzwx  
  typedef T & result; G0u LmW70  
} ; CC\*?BKj"  
template < typename T1, typename T2 > '0y9MXRT  
  struct result_2 "<_0A f]  
  { iRg7*MQu  
  typedef T2 & result; DypFl M*  
} ; i wxVl)QL  
template < typename T > ay "'#[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \I"Z2N>^z  
  { ]?x: Qm'yo  
  return (T & )r; \0lnxLA  
} *BuUHjTv  
template < typename T1, typename T2 > @/ZF` :   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g;$Xq)Dd  
  { ;S0Kh"A  
  return (T2 & )r2; LK6; ? m  
} }ENR{vz$A  
} ; 8Og_W8  
%AOja+  
I$E.s*B9  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ~%?`P/.o  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: C2Xd?d  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: jM-)BP6f4  
&E xYXI  
return l(i, j) = r(i, j); x+f2GA$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 5JEbe   
DvvT?K  
  return ( int & )i; `n$5+a+  
  return ( int & )j; :l|%17N  
最后执行i = j; '47P|t  
可见,参数被正确的选择了。 2I*;A5$N1  
fDG0BNLY  
lds- T  
xI>A6  
&Tl 0Pf  
八. 中期总结 ^rvx!?zO  
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: O6IB. >T  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 E0 `Lg c  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 dlhdsj:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >^XBa*4;Y  
P/EM :  
J|'7_0OAx  
F u&EhGm6  
L\y;LSTU  
6c^e\0q  
九. 简化 asY[8r?U  
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。 \(t@1]&jw  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 u7?$b!hG^C  
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: CR6R?R3b  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 P!"&%d  
  +-*/&|^等 6mKjau{r_  
2. 返回引用。 )_/5*Ly@  
  =,各种复合赋值等 bdGIF'p%  
3. 返回固定类型。 [D*UT#FM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @as"JAN  
4. 原样返回。 @+atBmt  
  operator, Q#nOJ(KV  
5. 返回解引用的类型。 ,V*%V;  
  operator*(单目) R+&jD;U{  
6. 返回地址。 !Hys3AP  
  operator&(单目) x\Z'2?u}  
7. 下表访问返回类型。 5) -~mW y  
  operator[] 2tal  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^pJ!isuqu  
  operator<<和operator>> `7/Y@}n  
hWH:wB  
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。 :1Q!$  m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: a{{g<< H  
keB&Bjd&  
template < typename Left > UQB "v3Z  
struct value_return a33TPoj  
  { Duc#$YfGm  
template < typename T > oh$Q6G  
  struct result_1 u|4$+ QiD  
  { SPp#f~%m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; r\AyN= y  
} ; u]vQ>Uu  
me OMq1  
template < typename T1, typename T2 > k?2k'2dy  
  struct result_2 r#xg#uoj  
  { 0_CN/5F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; i\W/C  
} ; ` AY_2>7  
} ; -eX5z  
C+|b1/N-  
T0&f8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @xB*KyUW  
}#X8@  
下面我们来剥离functor中的operator() It{;SKeo  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [,TkFbDq"J  
JwJ7=P=c  
return l(t) op r(t) PssMTEf  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ve\X3"p#  
return op l(t) lkBdl#]9  
return op l(t1, t2) V{<xf f  
return l(t) op /% kY0 LY  
return l(t1, t2) op I_A@BnM{I  
return l(t)[r(t)] .l@xsJn  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Vb9',a?#n  
.nyfYa+  
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: 1&e} ms  
单目: return f(l(t), r(t)); =C~/7N,lW]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }fKSqB]T-  
双目: return f(l(t));  =|9H  
return f(l(t1, t2)); 9'r:~ O  
下面就是f的实现,以operator/为例 R9B&dvG  
+"1NC\<*  
struct meta_divide {l |E:>Q2  
  { sqW* pi  
template < typename T1, typename T2 > 23h% < ,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4Z/f@ZD  
  { ",!1m7[wF  
  return t1 / t2; :sC qjz  
} ;&ASkI  
} ; # vry0i  
gCxAG  
这个工作可以让宏来做: 6C-z=s)P&  
h(5P(`M  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8O Soel  
template < typename T1, typename T2 > \ JJ%ePgWT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; X$yN_7|+  
以后可以直接用 3"O>&Q0c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) U4cY_p?  
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 z@wMc EH  
(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。。。) hEw- O;T0  
og0*Nt+  
*W kIq>  
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 f"St&q>[s  
O)"gS!,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > aJcf`<p   
class unary_op : public Rettype 95z]9UL  
  { ca>Z7qT!  
    Left l; 0X^Ke(/89  
public : ;g~TWy^o  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #y%!\1M/:A  
<A# l 35  
template < typename T > n(el]_d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -Y='_4s  
      { Q_t`.jus  
      return FuncType::execute(l(t)); !tp1:'KG  
    } v;0|U:`]  
5Lf{8UxI  
    template < typename T1, typename T2 > TYQwy*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qkC/\![@  
      { W16,Alf:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4fKC6UR  
    } q=#} yEG  
} ; RoyPrO [3  
m'f,_ \'  
El@(mOu|  
同样还可以申明一个binary_op 0)m(;>'70  
?`4+cx}n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zSFDUZ]A3  
class binary_op : public Rettype phgm0D7  
  { a AB`G3  
    Left l; =Jym%m  
Right r; q#8 [  
public : f{FDuIl n  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =XY\iV1J*  
qBCK40   
template < typename T > Dre]AsgiV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YiPoYlD*n<  
      { m o:D9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Uy$)%dYfq5  
    } 4!LCR}K  
7R\oj8[  
    template < typename T1, typename T2 > qcN'e.A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IEzaK  
      { AU$Uxwz4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _~T!9  
    } 1u6^z  
} ; *;fw%PW  
=|YxDas  
;]pJj6J&v  
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 D`VM6/iQR  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ph-ATJ"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^Y iJV7  
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。 %Jrt4sg[j-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Mv6 -|O  
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。。。 dS<C@(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $t6e2=7  
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) ^/U|2'$'>E  
下面是修改过的unary_op 8f3vjK'  
YWxc-fPZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > UNkCL4N  
class unary_op Ba/Yl  
  { 48*Do}l]  
Left l; tz&y*e&  
  aG 92ay  
public : afb+GA!  
Q !(pE&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} a$Cdhx !  
|lkNi  
template < typename T > `^4vT3e  
  struct result_1 -Q U^c2  
  { $n^gmhp  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; lj?v4$  
} ; ]._LLSzWhg  
:.45u}[  
template < typename T1, typename T2 > }~Af/  
  struct result_2 ~PHB_cyth  
  { B!\;/Vk  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7%{ |  
} ; *7wAkljP  
w18y}mS"H  
template < typename T1, typename T2 > .k0~Vh2u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A21N|$[  
  { YR;^hs?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <E0UK^-}  
} |USX[j m\  
1 %,a =,v  
template < typename T > m:/ wG& !  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MC { 2X  
  { 44F`$.v96  
  return OpClass::execute(lt(t)); Rh>}rGvCUN  
} Ey4z.s'-l  
V@\%)J'g  
} ; r{rQu-|.  
Uv4`6>Ix  
Qx'`PNU9\  
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 Y]3>7q%  
好啦,现在才真正完美了。 al[n, u  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8 P>#l.#  
oI#a_/w  
template < typename Right > A4]s~Ur  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const xSBc-u#< G  
  { eVM/uDD  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); dF~8XYo  
} >~Qr  
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。 /mK?E5H'r1  
_Y[jyD1>  
56Vb+0J'  
G2^et$<{uU  
4NdN< #Lr  
十. bind jr3ti>,xV  
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。 wWp(yvz  
先来分析一下一段例子 =lVK IW  
+|ycvHd  
_BDK`D  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +tD[9b! m  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 wW%4d  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  *tAg*$  
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。 gc?#pP  
我们来写个简单的。 ?Sb8@S&J  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "hdvHUz  
对于函数对象类的版本: ~wVd$%7`  
9,^_<O@Q  
template < typename Func > Y!T %cTK)a  
struct functor_trait MX ;J5(Ae  
  { FEJ~k1z  
typedef typename Func::result_type result_type; EMc;^ d  
} ; DK oN}c  
对于无参数函数的版本: "kA*Vc#  
pm6>_Kz  
template < typename Ret > (X?/"lC)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > KW7UUXL  
  { P06R JE  
typedef Ret result_type; ?]4>rl}  
} ; o,P.& m{?  
对于单参数函数的版本: qBT.x,$  
%H+\>raLz  
template < typename Ret, typename V1 > b%Eei2Gm%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >B>CB3U  
  { BY]i;GVq  
typedef Ret result_type; p^pOuy8  
} ; OGY"<YH6  
对于双参数函数的版本: chEn|>~  
A=j0On  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .n=Z:*JqQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > s-S }i{Z!  
  { SM^-Z|d?  
typedef Ret result_type; ai0Ut   
} ; +nT'I!//  
等等。。。 kMsnW}Nu  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy G!XIc>F*  
zR32PG>9  
template < typename Func > bUY>st'  
struct func_return `w.AQ?p@  
  { SKW%X8  
template < typename T > L-9~uM3@\  
  struct result_1 ys#i@  
  { E.iSWAJ(w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2>l,no39t+  
} ; ZoB {x*IH  
nA~E "*  
template < typename T1, typename T2 > NzW`B^p  
  struct result_2 NxLXm,  
  { /CIh2 ]#e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; X@|&c]]  
} ; d O~O |Xsb  
} ; fkSwD(  
-&e92g&n   
[JaS??ig  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 wlPx,UqZ  
@p|$/Z%R,  
template < typename Func, typename aPicker > /N-_FMl?  
class binder_1 ,Hgc-7g@Y  
  { $ F S_E  
Func fn; )=DGdI Et  
aPicker pk; Z,X'-7YkU  
public : M+!x}$ &v  
w%zRHf8C  
template < typename T > :>81BuMvg  
  struct result_1 b,IocD6v;P  
  { H-p;6C<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; K)_WL]RJ.4  
} ; 9V.u-^o&  
,2]X}&{i  
template < typename T1, typename T2 > O$ HBO  
  struct result_2 z7-k`(l4  
  { 2:LHy[{5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O0PJ6:9P  
} ; m5D"A D  
9Ok9bC'?8@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} y4Er @8I`  
vs j3  
template < typename T > RJeSi`19T)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zT ZVehEe  
  { <A.W 8b7D  
  return fn(pk(t)); 1JEnnqu  
} wdvLx  
template < typename T1, typename T2 > "3F;cCDv]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OD=!&LM  
  { X o{`]  
  return fn(pk(t1, t2)); #*>E*#?t  
} ! <WBCclX  
} ; ,Os? f:Y6  
7zTqNnPnf  
n& $^04+i  
一目了然不是么? !JBae2Z  
最后实现bind {5|("0[F  
Ac|5. ?|N  
gip/(/NX  
template < typename Func, typename aPicker > |~<N -~.C  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) rbZ[!LA  
  { C;~*pMAYe  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $Q+s/4\  
} wLV~F[:  
~l~Tk6EM  
2个以上参数的bind可以同理实现。 fj,m  
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。 KL'zXkS  
<:|3rfm#  
十一. phoenix tU/k-W3X  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: q:8_]Qt  
ggb |Ew  
for_each(v.begin(), v.end(), 3CE[(   
( ueG|*[  
do_ ir3VTqz  
[ ^ZTGJ(j7~  
  cout << _1 <<   " , " +!0eu>~_&  
] S|B$c E  
.while_( -- _1),  H@uE>  
cout << var( " \n " ) EC6k{y}bA  
) 3I 0eW%,  
); 4@;-%H&7  
@$eT~ C  
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: /hv#CB>1x  
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 4l8BQz}sb  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 GYB+RU}],  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 9F;S+)H4  
q|)Q9+6$+  
]+H ?@*b`  
template < typename Cond, typename Actor > 9tg)Mo%  
class do_while iGXBqUQ:  
  { ~]L}p  
Cond cd; j*;N\;iL!*  
Actor act; fYrGpW( `  
public : (ozb%a#B  
template < typename T >  O3NWXe<  
  struct result_1 [t0rfl{.  
  { ;pRcVL_4  
  typedef int result_type; T{vR,  
} ; iwY'4 Z e  
YW; Hk1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} N6Z{BLZ  
P|jF6?C  
template < typename T > =GR 'V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Dmdy=&G  
  { 8n?kZY$,  
  do 9j|gdfb%ml  
    { <JI& {1  
  act(t); 1MA@JA:T  
  } G.U 5)4_^  
  while (cd(t)); 4-v6=gz.  
  return   0 ; 5 ZfP  
} 7k=fZ$+O  
} ; m W`oq  
g2p"LWex-  
T,JA#Rk|1N  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =fyyqb 4  
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。 eR!G[Cw-  
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。 @=uN\) 1  
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。 $1*3!}_0  
下面就是产生这个functor的类: gH:ArfC  
DHfB@/q#  
7uI#L}y  
template < typename Actor > x|~zHFm6  
class do_while_actor $GF]/;\m  
  { RHNk%9  
Actor act; #%S0PL"x U  
public : $;D* n'8Fx  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} PK rek  
q'(z #h,cv  
template < typename Cond > 8TZENRzx-|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Lu>H`B7Q"  
} ; =7ydk"xM*  
0-2"FdeQU  
hRTMFgO  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 yFpySvj }  
最后,是那个do_ _|,{ ^m|d  
=K$,E4*  
F;D1F+S  
class do_while_invoker mrZ`Lm#>pS  
  {  ,-rB=|w  
public : [>w%CY<Fd  
template < typename Actor > 5 d ;|=K  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const r[HT9  
  { w+f=RHX"{  
  return do_while_actor < Actor > (act); G?V"SU.  
} QD<eQsvV  
} do_; jQtSwVDr  
,{<p  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? d\]O'U)s  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Bh`IXu  
最后来说说怎么处理break和continue R,Ml&4pZ}  
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。 if~rp-\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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