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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda gBfYm  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  w=5D>]  
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, P6V_cw$  
8wz%e(  
t:NTk(  
>ly`1t1  
  class filler }la\?I  
  { aZEi|\VU  
public : "Opk:;.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} OZ<iP  
} ; vHSX3\(  
fWiefv[&  
C9>tj=yEY  
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: Mqc"  
AB<|iJC  
?Iy$'am]L  
8?#4<4Ql8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Kcv7C{-/  
V)#se"GV  
=c>2d.^l  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6p`AdDV  
[mX/]31  
2>BWu  
)7@f{E#w  
二. 战前分析 1sx@Nvlb  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ^]:w5\DG  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 epM;u  
/.{4 KW5  
oe,I vnt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N"Y)  
  /* --------------------------------------------- */ zvv<w@rX  
vector < int *> vp( 10 ); j f25Ky~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]G.ttfC  
/* --------------------------------------------- */ SXkUtY$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1vKc>+9  
/* --------------------------------------------- */ DZo7T!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0gdFXh$!e  
  /* --------------------------------------------- */ 88(h`RGMh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); h?E[28QB  
/* --------------------------------------------- */ 8OE=7PK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); iIWz\FM  
5|S|S))_Q  
kSx^Uu*  
L1=+x^WQ  
看了之后,我们可以思考一些问题: T\7z87Q  
1._1, _2是什么? w@w(AFV9/  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 i}teY{pyc  
2._1 = 1是在做什么? |hBX"  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 KW.*LoO  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ( HCB\!g  
R~OameRR  
q SR\=:$  
三. 动工 mLApF5Hy  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: LVNq@,s  
wG;#L7%  
)yvI  {  
c'M#va  
template < typename T > (B|4wR\  
class assignment |iN!V3#S  
  { hTgWqp  
T value; :lj1[q:Y>  
public : So>P)d$8+  
assignment( const T & v) : value(v) {} IvuKpX>*  
template < typename T2 > ny# ?^.1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } sf{rs*bgp  
} ; ~ [L4,q  
`x=W)o }  
_'pow&w~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $="t7C9S  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment O.61-rp  
$HVus=D"  
Q9,H 0r-%  
k#mQLv  
  class holder 1>hY!nG h  
  { y/U(v"'4U  
public : Hy4c{Ij  
template < typename T > kA3nhBH  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6*yt^[W  
  { q@K8,=/.#  
  return assignment < T > (t); !RX\">z  
} k?r -%oJ7  
} ; n^F:p*)Q%  
hP1}Do  
1aEM&=h_W  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: pxm{?eBz  
%`*`HU#X  
  static holder _1; R^8L^8EL  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 D7q%rO|F'  
zTA+s 2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &'%b1CbE  
而不用手动写一个函数对象。 ]2O52r  
@JJ,$ ?  
hcWYz  
<1")JDW  
四. 问题分析 },r30`)Q  
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。 BET3tiHV  
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。 <}e2\x  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +?"N5%a%F  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .Up\ 0|b  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^{z@=o<o  
VI83 3  
五. 问题1:一致性 Xvy3D@o  
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?| mOiA}BGw  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l!r2[T]I@7  
h#_KO-#.[  
struct holder `re9-HM  
  { *Uq1 q  
  // &T7|f!y  
  template < typename T > =Xwr*FTr  
T &   operator ()( const T & r) const p)_v.D3i  
  { l#40VHa?S  
  return (T & )r; tG!ApL  
} 06hzCWm#  
} ; zj~(CNE  
,'=Tf=wq  
这样的话assignment也必须相应改动: CM$q{;y  
sK1YmB :~a  
template < typename Left, typename Right > oWCy%76@  
class assignment QGv$~A[h  
  { D,cGW,2Nv  
Left l; .KzGb4U  
Right r; Af *e:}}  
public : =E{e|(1+u  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6yDc4AX  
template < typename T2 > 05$;7xnf(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^]nnvvp  
} ; *g0}pD;r  
%V40I{1  
同时,holder的operator=也需要改动: g&z)y  
SVr3OyzI  
template < typename T > vTrjhTa\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -)cau-(X  
  { Cs2hi,s  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4<`Qyul-  
} t(<^of:  
lrn3yDkR?  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 93Z/|7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &b!L$@6  
!m7`E  
return l(rhs) = r; Eqx2.S  
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。 n-HQk7=mQ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: T{9pNf-  
n^} -k'l  
template < typename Tp > {_#~&IQ  
class constant_t `2}Frw+?  
  { 'brt?oZ%  
  const Tp t; gmCW__oR  
public : zDEX `~c  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} J<p.J3I  
template < typename T > +>zjTP7\e"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2Fi ~GY_  
  { 4r'QP .h  
  return t; />wM#)o2  
} "6[a%f#Q  
} ; {zTo[i  
j`fQN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;m/h?Y~  
下面就可以修改holder的operator=了 KKrLF?rc  
Z%h _g-C  
template < typename T > A&HN7C%X  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const hDO\Q7  
  { Vrwy+o>:X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); R`IFKmA EJ  
} nFRU-D$7  
li!3bv  
同时也要修改assignment的operator() iD;pXE{2s%  
79DzrLu  
template < typename T2 > 2#<)-Cak  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =r w60B  
现在代码看起来就很一致了。 E_fH,YJ?9  
|E%i t?3M  
六. 问题2:链式操作 x,U '!F  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0 _!')+  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 (d> M/x?W  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 cRR[ci34k  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 {6_M$"e.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7WEh'(`  
kIC $ai6.  
template < typename T > ^M:Y$9r_s  
struct result_1 zmA]@'j  
  { &.m.ruab  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {;z{U;j  
} ; y4@zi"G  
E{LLxGAEZ  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: l**gM  
k-:wM`C  
template < typename T > ^{V t  
struct   ref #8Bs15aV  
  { :\!D 6\o6  
typedef T & reference; Yk;-]qi7  
} ; jOkc'  
template < typename T > `u<\ 4&W  
struct   ref < T &> G_vcuCHm  
  { _1c0pQ^}3  
typedef T & reference; ?%|w?Fdx-  
} ; _u[2R=h  
>,Z[IAU.x5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9\QeH'A  
uwL^Tq}Yh  
template < typename T > KF4D)NM|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ax.;IU  
  { lQ8h-Tz  
  return l(t) = r(t); h_( #U)z_3  
} [NxC7p:Lo  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 BR*'SF\T  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 K@f@vyw]  
ifXGH>C  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 L:.z FW,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Bf21u 9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 xJ$/#UdP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ; ,vGw <|o  
最后的布局是: 7J[DD5  
                Add .83{NF  
              /   \ Cr7T=&L  
            Divide   5 wV604eO(  
            /   \ N4[`pXM6  
          _1     3 .jXD0~N8q  
似乎一切都解决了?不。 [%0{7pz}  
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。 rN3qTp  
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。 \&6^c=2=  
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.@v@T(/  
#`HY"-7m_  
template < typename Right > +HXR ))X  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8opd0'SNaB  
Right & rt) const rW P -Rm  
  { o]@Mg5(8Q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5LX%S.CW  
} !y$:}W?_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 r6b;v2!8  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 cXd?48O  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ee}HQ.}Ja  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 up@I,9C/  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 8PB 8h  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? FwjmC%iY  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: +W%3VV$  
1_jd1 UT  
template < class Action > 0Ym_l?]m[  
class picker : public Action LmZ"_  
  { Y'{F^VxA/  
public : W"v"mjYud  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^. p d'  
  // all the operator overloaded +_T`tmQ  
} ; W>o>Y$H  
W{i s2s  
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。 O a%ZlEUF  
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: 8Y,imj\(v  
2.2G79 U,  
template < typename Right > \C}_l+nY  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const mm:g9j  
  { Q1'4xWu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W^k|*Y|  
} 4G_At  
3FgTM(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @2;/-,4O  
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。 fP KFU  
bzWWW^kNL  
template < typename T >   struct picker_maker k9_c<TSzu  
  { Ncr*F^J4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; k0v&U@+-J  
} ; R_zQiSwG<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > h]jy):9L  
  { q2e=(]rKE{  
typedef picker < T > result; ZnAXb S  
} ; $X_A 74 (  
KCl85Wi'  
下面总的结构就有了: KNG7$icG  
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。 NVX@1}  
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。 IZs NMY  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 T^DJ/uhd  
至此链式操作完美实现。 TY`t3  
E;bv;RUio  
*A ([1l&]i  
七. 问题3 NZL$#bRB  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 mHF? t.y  
"qdEu KI  
template < typename T1, typename T2 > %F}i2!\<L  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l<)k`lrMX4  
  { !zQbF&>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); hd1aNaF-  
} l3:2f-H   
skP'- ^F~  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: !Z!X]F-fY  
j[${h, p?  
template < typename T1, typename T2 > -d4|EtN  
struct result_2 H7{I[>:  
  { 928uGo5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; l{mC|8X  
} ; 8)ykXx/f@  
Pk{%2\%&2  
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? d#CAP9n;'  
这个差事就留给了holder自己。 ^N&@7s  
     X]4j&QB  
WD>z  
template < int Order > dvu8V_U  
class holder;  \RS ,Y  
template <> t`")Re_j  
class holder < 1 > eXAJ%^iD  
  { Q#5~"C  
public : 0^83:C ^{  
template < typename T > \h@3dJ4  
  struct result_1 rK[;wD<  
  { t Uk)S  
  typedef T & result; Bp-e< :  
} ; d T7!+)s5-  
template < typename T1, typename T2 > hEq-)-^G  
  struct result_2 -oT3`d3  
  { ~0Z.,p_  
  typedef T1 & result; KA? J:  
} ; lw43|_'G-t  
template < typename T > %j/}e>$"Nk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dwqR,|  
  { \IP 9EFA  
  return (T & )r; uH |:gF^  
} P?hB`5X  
template < typename T1, typename T2 > %W^Zob  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?k^~qlye  
  { b8LA|#]i  
  return (T1 & )r1; 4x-K0  
} Kz"&:&R"  
} ; r1BL?&X-  
bJcO,M:2  
template <> "i,ZG$S#E  
class holder < 2 > ,Bs/.htQj  
  { >o1,Y&  
public : uvl>Z= "  
template < typename T > 2j&0U!DX  
  struct result_1 M.67[Qj~"u  
  { $DW__h  
  typedef T & result; DN;|?oNZ  
} ; _9y! ,ST  
template < typename T1, typename T2 > DMA`Jx  
  struct result_2 7$mB.\|  
  { @rS(3wu_&  
  typedef T2 & result; 7U!-_)n{  
} ; U%n>(!d  
template < typename T > >U)>~SQf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @RHG@{x{K  
  { ~3)d?{5  
  return (T & )r; ~;}uYJ  
} "fC>]iA8I  
template < typename T1, typename T2 > I2WWhsNC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1<Vke$   
  { q1Ad"rm  
  return (T2 & )r2; 2(f-0or(  
} / 5/m x  
} ; *).!  
P1^O0)  
Q<Qd*v&-  
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'u!.a?!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: X>%li$9J.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (>uA(#Z  
*i {e$Zv'  
return l(i, j) = r(i, j); e>x+Xj1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) J7HY(7Nx  
3+&k{UZjt  
  return ( int & )i; t +|t/1s2  
  return ( int & )j; &F8*>F^7  
最后执行i = j; v]#[bqB.b  
可见,参数被正确的选择了。 2({|LQqk  
n~ZZX={a  
<}G/x*N  
rv c%[HfW;  
Za]~[F  
八. 中期总结 vX_;Y#uD  
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: ?R_fg  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 A b+qLh&?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^VEaOKMr  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor V -_MwII-  
ipE|)Ns  
[?bq4u`  
U6.hH%\}@  
p6&<eMwFA  
@1D3E=  
九. 简化 @Z5,j)  
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。 {Wndp%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 j`#H%2W\;  
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: %Fx ^"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 yqH9*&KH{  
  +-*/&|^等 g_J QW(_  
2. 返回引用。 "wCx]{Di  
  =,各种复合赋值等 *'*n}fM  
3. 返回固定类型。 ~14|y|\/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <"8F=3:uk  
4. 原样返回。 B|.A6:1g+  
  operator, 1je/l9L  
5. 返回解引用的类型。 cl`7|;v|?  
  operator*(单目) y t7>,  
6. 返回地址。 { <1uV']x  
  operator&(单目) 4 !m'9  
7. 下表访问返回类型。 4I9Yr  
  operator[] 2Bi?^kQ#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;p7R~17  
  operator<<和operator>> u@tH6k*cBz  
-hq^';,  
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。 7yjun|Lt}X  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: I>q!co9n  
jz S iw z  
template < typename Left >  tN.$4+  
struct value_return hiv {A9a?  
  { _2{2Xb  
template < typename T > gjx-tp 1.  
  struct result_1 qMoo#UX  
  { -3 Sb%V\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5gkQ6& m  
} ; d|8-#.gV  
 ^"~r/@l  
template < typename T1, typename T2 > ;GKL[ tI"  
  struct result_2 oF a,IA  
  { 1M b[S{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; i'.D=o  
} ; XMz*}B6GQ  
} ; ?XeaoD/  
B@S~v+Gr  
|bhv7(_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *>2e4j]  
BHiG3fP  
下面我们来剥离functor中的operator() m WHyk"l  
首先operator里面的代码全是下面的形式: B`||4*  
@t0T+T3  
return l(t) op r(t) 7w]3D  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `PUxR8y  
return op l(t) s}-j.jzB{  
return op l(t1, t2) $j8CF3d.6  
return l(t) op fP6\Ur  
return l(t1, t2) op =M}tet }  
return l(t)[r(t)] zg'.fUZ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [#YzU^^Ib  
e"*1l>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: $:# :"  
单目: return f(l(t), r(t)); 4GH&u,  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +XSe;xk;rD  
双目: return f(l(t)); aX zb]">  
return f(l(t1, t2));  ?!<Q8=  
下面就是f的实现,以operator/为例 7yXJ\(6R_  
lMG+,?<uK&  
struct meta_divide 1GIBqs~-  
  { }/#*opcv  
template < typename T1, typename T2 > n).*=YLN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) KUq7Oa !  
  { )wXE\$  
  return t1 / t2; cLRzm9  
} u+ hRaI;v  
} ; .C &kWM&j  
oRJ!TAbD  
这个工作可以让宏来做: hS*&p0YV~M  
]Yf^O @<<>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ cM CM>*X  
template < typename T1, typename T2 > \ *&\6x}.I4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !* KQ2#e  
以后可以直接用 Jw#7b[a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =CD.pw)B1  
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 rqnxRq  
(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。。。) +v'2s@e` #  
TvS<;0~K  
4[&&E7]EX  
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 N8k=c3|  
V#|/\-@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GY.iCub  
class unary_op : public Rettype dA E85  
  { 9[teG5wA a  
    Left l; 23Dld+E&  
public : Nr+~3:3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} OCJt5#e~A  
q@~{ g[   
template < typename T > ^Sj;~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4P=1)t?tX  
      { ,G-  
      return FuncType::execute(l(t)); Qa\,)<'D:  
    } mP/#hwzB&q  
$CJf 0[|  
    template < typename T1, typename T2 > cui%r!D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7ku=roPoF  
      { m@lUJY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %#PWD7a\  
    } ^TjC  
} ; r> Xk1~<!  
<}h <By)  
tN_=&|{WE4  
同样还可以申明一个binary_op tIV{uVM[|D  
=tY%`e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $Ff6nc=  
class binary_op : public Rettype T31F8K3x  
  { a7uL {*ZR  
    Left l; hoM%|,0  
Right r; 3 {hUp81>  
public : Fw{68ggk  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8SL E*c^8  
8DMqjt3B  
template < typename T > $G6kS@A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D!#B*[|  
      { &<_q00F  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :Ny[?jt c  
    } gm n b  
evD=]iVD  
    template < typename T1, typename T2 > !syyOfu`}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fAz4>_4  
      { NFtA2EMLu[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); avM8-&h  
    } `HnZ{PKf  
} ; 6uKth mr  
(d@(QJ  
:?LNP3}  
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 {Rb;1 eYj  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )m+O.`x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) zDEgC  
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。 .Y^3G7On  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! KaS*LDzw  
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。。。 LR!%iP  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =S6bP<q  
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) kOdpW  
下面是修改过的unary_op kP/<S<h,g  
;K|K]c  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > s-(c-E09  
class unary_op "w0~f6o  
  { )E7wBNV   
Left l; *GY8#Az  
  =Ti@Y  
public : z_'!?K{  
t^>P,%$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} lq]8zm<\)]  
rZ5xQ#IA  
template < typename T > \,n X/f  
  struct result_1 EE|c@M^  
  { J>G'H)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; EAm31v C  
} ; &OE-+z  
P*>?/I`G  
template < typename T1, typename T2 > fVa z'R  
  struct result_2 [\ Sd*-  
  { e-UWbn'~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;   )*6  
} ; #H4<8B  
a5O$he  
template < typename T1, typename T2 > ]bmf}&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f%1\1_^g  
  { 7fzH(H  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); M #0v# {o  
} PX0N7L  
1:- M<=J?f  
template < typename T > J7oj@Or9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hR:i!  
  { T][c^K*  
  return OpClass::execute(lt(t)); l+@k:IK  
} +t1+1 Zv  
QmGK! H>3  
} ; \o3s&{+ y,  
l-20X{$m:  
"X._:||8  
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 I![/bwObG  
好啦,现在才真正完美了。 m@*aA}69  
现在在picker里面就可以这么添加了: e]ST0J"  
TOgH~R=  
template < typename Right > vN@04a\h  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const N+5f.c+S-  
  { {R[V  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); RhT:]  
} =h=-&DSA  
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。 #lSGH 5Fp?  
>ifys)wg>  
zVe,HKF/  
"}%j'  
#nft{AN  
十. bind -kP2Brm  
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。 9-&@Y  
先来分析一下一段例子 TNeL%s?B3  
@"98u$5  
$AvaOI.l  
int foo( int x, int y) { return x - y;} p`Tl)[*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Y#-c<o}f  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 OVgak>$  
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。 EG &me  
我们来写个简单的。 <nV3`L&]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: mr_NArF  
对于函数对象类的版本: "Wk K1u  
8'fF{C  
template < typename Func > Z\QN n  
struct functor_trait 3m21n7F4*  
  { /:BC<]s  
typedef typename Func::result_type result_type; Uvi@HB HJ  
} ; *Sbc 8Y  
对于无参数函数的版本: -`Zk`s|!  
=%>E8)Jb  
template < typename Ret > jJ@@W~/)B  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @n9iOf~<  
  { ]d%Ou]609  
typedef Ret result_type; $ntC{a>&  
} ; XgKYL<k?S  
对于单参数函数的版本: DIvxut  
?v F8 y;Jh  
template < typename Ret, typename V1 > i?#U>0!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > I{H!K rM!  
  { &Q\k`0vzVB  
typedef Ret result_type; [Q6$$z92Q  
} ; 7~P!Z=m^^f  
对于双参数函数的版本: Po\+zZjo  
8(A k  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > w)YTHY (k;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &?y|Pn  
  { YY7dw:>e/  
typedef Ret result_type; UN^M.lqZX  
} ; KM^}d$x}s  
等等。。。 X.q#ZpK  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy K&=6DvfR  
]^a{?2 ei  
template < typename Func > KO}TCa  
struct func_return -W})<{End  
  { i !SN"SY  
template < typename T > *>o@EUArN  
  struct result_1 u+jx3aP:  
  { ~+RrL,t#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xBw ua;  
} ; K #JO#  
{cw+kY]m4-  
template < typename T1, typename T2 > eR3MU]zF  
  struct result_2 +K;%sAZy  
  { RzLeR%O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ms+gq  
} ; -*?{/QmKb  
} ; :4"b(L  
 M[R'  
I;P!   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $"=0{H.?  
w %6 L"  
template < typename Func, typename aPicker > Fy_~~nI0  
class binder_1 ??P3gA  
  { [t5 Dd  
Func fn; L>57eF)7  
aPicker pk; g^\>hjNX  
public : 2Myz[)<P_  
XR#?gx.}  
template < typename T > ty9(mtH+  
  struct result_1 aprgThoD  
  { @XKVdtG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3);W gh6  
} ; 8{CBWXo$)  
'sI @e s  
template < typename T1, typename T2 > pSpxd |k  
  struct result_2 #N\<(SD/  
  { #q?:Act  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K*j1Fy:  
} ; *NI hYg6  
xT+@0?|F  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "+4r4  
#Z_f/@b  
template < typename T > q&wv{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |q_Hiap#a  
  { GsE =5A8  
  return fn(pk(t)); *AYjMCo  
} :Ui'x8yt  
template < typename T1, typename T2 > o-]8)G>~M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o1<Z; 2#  
  { \&Oc}]  
  return fn(pk(t1, t2)); ]#$r TWMl'  
} 0Jm)2@  
} ; "LVN:|!  
]5eZLXM  
yf e4}0}  
一目了然不是么? 0:>C v<N  
最后实现bind Yp9%u9tNq  
_qS4Ns/4s  
v,c:cKj  
template < typename Func, typename aPicker > `%0k\,}V  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8uetv  
  { 3 W?H^1t  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >vQKCc|93  
} lMXLd91  
8';huq@C{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /KCIb:U  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 H^w Inkf>  
l`AA<Rj*O-  
十一. phoenix 6J\A%i  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Dt+u f5o(  
&-`a`  
for_each(v.begin(), v.end(), )/?s^D$,  
( T4"*w  
do_ x*F_XE1#M  
[ jX91=78d  
  cout << _1 <<   " , " M4}zRr([.5  
] &uu69)u  
.while_( -- _1), d7L|yeb"  
cout << var( " \n " ) C;rK16cn  
) xo(3<1mD  
); p/&s-G F  
d0 yZ9-t  
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: %@[ ~s,6<  
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 CLY>M`%?+p  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]=0$-ImQ@x  
那么我们就照着这个思路来实现吧: fmk(}  
&0@AM_b  
SV_b(wP9  
template < typename Cond, typename Actor > nA XWbavY  
class do_while @?<1~/sfL  
  { 7.1FRxS  
Cond cd; )m$i``*<  
Actor act; C]%}L%,  
public : 1cPjgBxv#  
template < typename T > qu0dWgK  
  struct result_1 q8f nUK?i  
  { G!m;J8#m(  
  typedef int result_type; NpxND0  
} ; ~-2q3U Py  
-D,kL  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >WW5;7$  
9TOqA4  
template < typename T > i@spd5.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gw}b8N6E  
  { }q[IhjD%  
  do U10:@Wzh  
    { H=7Nh6v  
  act(t); E@^mlUf  
  } 4>I;^LHn  
  while (cd(t)); HpTX6}^  
  return   0 ; FPXB>D'  
} {,CvWL  
} ; Sc3B*.  
W2j@Q=YDS  
C*,PH!$k  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). a'A'%+2  
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。 $ &fm^1  
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。 dRnO5 7+{  
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。 T6p2=o&p  
下面就是产生这个functor的类: 3D"?|rd~  
Fo[=Dh*AqU  
!3Me 6&$O  
template < typename Actor > 8qQrJFm|3*  
class do_while_actor N"o+;yR  
  { @)p?!3{"  
Actor act; O_ /|Wx  
public : ~l>2NY  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,*'aH z  
SI@Yct]<g  
template < typename Cond > 9q f=P3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; - -H%FYF`  
} ; :~+m9r  
qz/d6-0"  
K yFR;.F-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 B< BS>(Nr>  
最后,是那个do_ 14;lB.$p  
Wc- 8j2M  
XP!7@:  
class do_while_invoker y@Q? guB  
  { n aB`@  
public : `tZ`a  
template < typename Actor > /QCyA%y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2w? 5vSv  
  { OLM}en_L  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1brKs-z  
} ZRo-=/1  
} do_; 2k3yf_N  
1*J#:|({(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `d i/nv)  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 BY^5z<^.  
最后来说说怎么处理break和continue O/2Jz  
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。 i7(\i2_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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