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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |4pE"6A  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^~|P[}  
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, '0U+M{  
J@(=#z8xS  
A/%K=H?  
c[?S}u|['  
  class filler nK1XJp  
  { l%.3hId-  
public : }m/aigA[1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9*RfOdnNe  
} ; =(K;z9OR  
L{Epkay,{  
:51Q~5k4  
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: P~iu|j  
PX52a[wNDH  
"EF: +gi#"  
A1Mr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Jz 'm&mu  
YMad]_XOP  
ZU7e1VaZM  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 fXvJ3w(  
TLl*gED  
)-#%  
Yn[y9;I{  
二. 战前分析 8263  
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。 A!H6$-W|p  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 KWCA9.w4q  
~HI|t2C  
I<z /Y?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IfeG"ua|  
  /* --------------------------------------------- */  .VuZ=  
vector < int *> vp( 10 ); (A\qZtnyl  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8},!t\j#]  
/* --------------------------------------------- */ SC74r?N FA  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Z%6I$KAN8  
/* --------------------------------------------- */ k# ZO4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -o6K_R}R  
  /* --------------------------------------------- */ h|mh_T{+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *5sr\b4#S  
/* --------------------------------------------- */ 1Jc-hrN-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); g&O%qX-  
5R?iTB1,  
G<9MbMG  
FgrOZI;_  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7&/iuP$.  
1._1, _2是什么? 7=u\D  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 LR]P?  
2._1 = 1是在做什么? /@lXQM9 T  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 GfD!Z3  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 pY!@w0.  
{$bAs9L  
(ScL  C  
三. 动工 Xgn^)+V:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5@P2Z]Q  
\;I%>yOIu  
$dFEC}1t  
?%i|].<-'  
template < typename T > Cd#[b)d ?^  
class assignment FGG Fi(  
  { PbJn8o   
T value; bqFGDmu6'  
public : 66fvS}x  
assignment( const T & v) : value(v) {} s[nXr   
template < typename T2 > BC%t[H} >R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _OZrH(8  
} ; ' ]l,  
0diQfu)Fi  
&sh %]o8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0SwWLq  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment FcdbL,}=<  
yDWzsA/X  
]L^X}[SH  
l131^48U  
  class holder 5Lo{\7%  
  { )/HSt%>  
public : &`0y<0z  
template < typename T > Z 3m5DK  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const L10Vq}W"  
  { qi;@A-cq  
  return assignment < T > (t); Pan^@B=Q  
} he8y  
} ; Ms=x~o'  
$L)9'X   
%L=ro qz  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: _' Xt  
R4 ;^R  
  static holder _1; ]BP"$rs  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 F]N9ZWn /  
>#Y8#-$zc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %g^dB M#  
而不用手动写一个函数对象。 k+ 5:fB)z  
"uDLty?*k  
K8XXO"  
;}#tm9S;  
四. 问题分析 5O#CdN-S  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 2.p7fu  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 =Jg5J5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 h2`W~g_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 yP :>vFd7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~!E% GCyFy  
6c^2Nl8e  
五. 问题1:一致性 QY8I_VF  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| k]u0US9/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Q[;!z1ur  
T-xcd  
struct holder pR4{}=g,  
  { Yn+/yz5k_  
  // _Xlf}BE  
  template < typename T > xop9*Z$  
T &   operator ()( const T & r) const &dp(CH<De  
  { B#&U5fSw+0  
  return (T & )r; Dp8YzWL2^  
} 57Y(_h:  
} ; :iD( [V  
y)t< r  
这样的话assignment也必须相应改动: ^6Q(he  
/FJAI  
template < typename Left, typename Right > KXL]Qw FN  
class assignment #*BcO-N  
  { QKL5! L9`  
Left l; 30-XFl  
Right r; #.$p7]  
public : HTao)`.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DM/J,q  
template < typename T2 > Us+|L|/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } rV<yM$IA  
} ; 2P`hdg  
bU/5ug.  
同时,holder的operator=也需要改动: ;eI,1 [_  
K 4j'e6  
template < typename T > bmr.EB/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const L7el5Q!Y=  
  { ^:5 ;H=.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %a<N[H3NV@  
} SouPk/-B80  
@aN<nd`q)  
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。 mLY*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <p0$Q!^dK=  
5\Y/so=  
return l(rhs) = r; O x$|ZEh  
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。 =3SL& :8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 83l)o$S  
Z#o\9/{(R  
template < typename Tp > iK %Rq  
class constant_t X0Oq lAw  
  { )Y&De)=  
  const Tp t; EJtU(HmW  
public : Z#MODf0H@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 'H cDl@E  
template < typename T > 5!ReW39c ;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /?XfVhA:A  
  { =OZ_\vO  
  return t; C${TC+z  
} r&3fSx9  
} ; 2aje$w-  
i)(Q Npv  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Ju9v n44  
下面就可以修改holder的operator=了 ^:)&KV8D|  
wbS++cF<  
template < typename T > 610k#$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^&rb I,D  
  { z:G9Uu3H(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0\~Zg  
} =W|Q0|U  
: }IS=A  
同时也要修改assignment的operator() sTqB%$K}  
"DN`@  
template < typename T2 > 3CHte*NL=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } QF>[cdl?8  
现在代码看起来就很一致了。 BVNh>^W5B  
Nb9pdkf0  
六. 问题2:链式操作 x+TNF>%' D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !aEp88u  
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。 V7@xr M  
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。 |}|;OG  
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。 9,c>H6R7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct HYH!;  
?3Fo:Z`@F  
template < typename T > 4#YklVm  
struct result_1 si;]C~X*  
  { d?P aZz{4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0Yjy  
} ; &4[iC/}  
1<p"z,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: E>1USKxn  
UK<"|2^sT  
template < typename T > ]\ezES  
struct   ref 3U`.:w`  
  { `3:%F>  
typedef T & reference; k1H0hDE  
} ; C/Z"W@7#;  
template < typename T > TatyD**(  
struct   ref < T &> }00e@a  
  { a wK'XFk  
typedef T & reference; [Bh]\I'  
} ; Ja&%J:  
NE4fQi?3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: W*m[t&;  
tVcs r  
template < typename T > mN*P 2 *  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Vwqfn4sx?i  
  { >?'FH +2K  
  return l(t) = r(t); ;~bn@T-  
} >D;hT*3  
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。 e`rY]X  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 RVsNr rZ  
$S}x'F!4_  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ZkJM?Fzq  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: D.6dPzu`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \}=b/FL=U  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 p o`$^TB^+  
最后的布局是: !%X`c94  
                Add D+3Y.r 9  
              /   \ aVYUk7_<  
            Divide   5 ,H?p9L; qp  
            /   \ jb2:O,+!  
          _1     3 {\&"I|dpe  
似乎一切都解决了?不。 f)x}_dw%  
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。 zOOX>3^  
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。 ,')bO*N g  
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: -!cAr <  
b9N4Gr  
template < typename Right >  o %%fO  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const zFr}$  
Right & rt) const ;" *`  
  { j#f&!&G5<&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "/?qT;<$)  
} 0d ->$gb  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 sriz b  
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。 4g9b[y~U  
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。 \ c&)8.r  
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。 <yPHdbF  
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。 ,9qB}HG  
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? SEIu4 l$E  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: i 8Xz  
~a%hRJg  
template < class Action > RKkI/Z0  
class picker : public Action NR&9:?  
  { *"\Q ~#W  
public : m[j3s=Gr  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Z5L1^  
  // all the operator overloaded ELF`u WG E  
} ; bl?%:qb.V  
)^Pvm  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 }YP7x|  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: L"I] mQvd  
?ljod6  
template < typename Right > Ne7{{1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;x^,t@ xge  
  { S\5k' ifh  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b H_pNx81  
} c$kb0VR  
ON0+:`3\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Q; /F0JDH  
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。 Ch9!AUiR  
+~ Ay h[V  
template < typename T >   struct picker_maker O)uM&B=  
  { 1cBhcYv"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; EE6|9K>  
} ; bTGK@~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > FraW6T}_  
  { d$rUxqB.  
typedef picker < T > result; o}+Uy  
} ; 78CJ  
sC_UalOC_  
下面总的结构就有了: /2Lo{v=0[  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 JlQT5k  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ~<- ci  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !muYn-4M  
至此链式操作完美实现。 uyt-q|83=  
:wZ`>,K"t>  
B"9hQb  
七. 问题3 iv+jv2ZF%  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 d5"EvT  
8]":[s6x  
template < typename T1, typename T2 > <>i+R#u{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n qLAby_  
  { -5v.1y=!L  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); gQ=POJ=G  
} S<!_ uq  
|zq!CLjD@  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: G+ v, Hi1  
Rgfhs[Z  
template < typename T1, typename T2 > }K80G~O2<  
struct result_2 ^Lmc%y  
  { C'czXZtn  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; nQ17E{^pR  
} ; <yI,cM<c  
!LIfeL.4h  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? T#G<?oF  
这个差事就留给了holder自己。 - (_e=3$  
    p?$G>nkdq  
R:OU>HsdX  
template < int Order > } .3]  
class holder; QrckTO  
template <> `XSc >  
class holder < 1 > Lp`<L-s  
  { xGEmrE<;  
public : ^ ]qV8  
template < typename T > 'gZbNg=&[  
  struct result_1 H<Kkj  
  { #} ~p^ 0  
  typedef T & result; ).}k6v[4)  
} ; ,0uo&/Y4L  
template < typename T1, typename T2 > [AX"ne# M*  
  struct result_2 [TK? P0  
  { /witDu7  
  typedef T1 & result; I\rZk9F  
} ; ::OFW@dS  
template < typename T > *V6QB e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Sm$j:xw <  
  { .pIR/2U\F  
  return (T & )r; >=~Fo)V!(V  
} 4Wla&yy  
template < typename T1, typename T2 > Z-t}6c'Kg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y,v0-o~q  
  { <L/M`(:=k  
  return (T1 & )r1; XK%W^a*x  
} K 5qLBz@U  
} ; <F)w=_%&  
5B>Q 6  
template <> Z?(4%U5z  
class holder < 2 > BLwfm+ m"  
  { a#Kmj 0  
public : S@c\|  
template < typename T > &*aer5?`  
  struct result_1 y Tw',N{  
  { w.D4dv_H  
  typedef T & result; o9 i#N  
} ; 0n*rs=\VG  
template < typename T1, typename T2 > V Z2.w4b  
  struct result_2 (3ZvXpzvF  
  { =s0g2Zv"\  
  typedef T2 & result; p fL2v,]g  
} ; r}R^<y@I  
template < typename T > eA1k)gjE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E5*-;>2c  
  { 3V/_I<y  
  return (T & )r; }2Cd1RnS  
} CO:*x,6au  
template < typename T1, typename T2 > L{2b0Zh'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $v:gBlj%"  
  { np-T&Pz2  
  return (T2 & )r2; K}PvrcO1  
} rT flk  
} ; (F,(]71Z+  
n9kd2[s|  
|7QVMFZ  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 E 4='m  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: p*pn@z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 'f-   
N b3I%r  
return l(i, j) = r(i, j); ~># LOT `  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ql~#((K  
wi\z>'R  
  return ( int & )i; Y_[g_  
  return ( int & )j; 068WlF cWV  
最后执行i = j; y _'eyR@)  
可见,参数被正确的选择了。 C~ZE95g  
e86Aqehle  
'bB>$E  
Mx/h?}u;  
$yDW.pt  
八. 中期总结 7szls71/=  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: j`2B}@2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 MV0<^/p|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0rku4T  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .Lojzx  
20rN,@2<  
GFd Z`i  
ZR/R'prW  
ATMc`z:5T  
jOBY&W0r  
九. 简化 F~z_>1lpP&  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ulH0%`Fi  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 V.;:u#{@-Q  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: OM20-KDc5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 gI)w^7Gi  
  +-*/&|^等 <K.Bq]  
2. 返回引用。 I:F'S#  
  =,各种复合赋值等 EvwbhvA(  
3. 返回固定类型。 99F>n[5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4@DVc7\x$  
4. 原样返回。 X$Q2m{dR  
  operator, B;eW/#`  
5. 返回解引用的类型。 [urH a  
  operator*(单目) )UR1E?'  
6. 返回地址。 J#6LSD@ (O  
  operator&(单目) 4dW3'"R"L  
7. 下表访问返回类型。 yDd=& T   
  operator[] 4JGE2ArR  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 xJvLuzUD  
  operator<<和operator>> u=vh Z%A]  
8W-]t1O%!  
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。 o*%3[HmV  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *Jb_=j*)  
|.j^G2x  
template < typename Left > b\1+kB/8  
struct value_return n<{aPLQ  
  { {hxW,mmA  
template < typename T > *I=_*LoG2  
  struct result_1 jZrY=f  
  { ]|,vCKju  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Jf_]Z  
} ; c`-YIz)W  
pAEN XC\,  
template < typename T1, typename T2 > ZR1+ O 8  
  struct result_2 LPq2+:JpS  
  { DXKyRkn6e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ip>^O/}$1  
} ; !\aV 0,  
} ; rwoF}}  
q1UBKhpnH  
--Oprl  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait c+1vqbqHG  
e:qo_eSC^-  
下面我们来剥离functor中的operator() 0HjJaML  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ab{;Z 5O  
SLSF <$  
return l(t) op r(t) GL/  KB  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) /a%*u6z@  
return op l(t) 9QX4R<"wUg  
return op l(t1, t2) l#Yx TY  
return l(t) op iNt 4>  
return l(t1, t2) op otU@X 3<_  
return l(t)[r(t)] -eUV`&[4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] NzAQ@E 2d:  
Hr8\QgD<4  
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: /;DjJpwf0  
单目: return f(l(t), r(t)); ^,Xa IP+[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); SAP;9*f1\  
双目: return f(l(t)); 8AryIgy>@  
return f(l(t1, t2)); D^n xtuT*  
下面就是f的实现,以operator/为例 >Z}@7$(7!~  
+hpSxdAz4  
struct meta_divide 0"TgLd  
  { Y7-*2"!  
template < typename T1, typename T2 > 4*iHw+%mq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9-b 8`|s  
  { R^w}o,/  
  return t1 / t2; N9pwWg&<+  
} &1=g A.ZR  
} ; t{~@I  
Hv3W{|  
这个工作可以让宏来做: (e(Rr 4  
)R~a;?T_c0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ I:nI6gF  
template < typename T1, typename T2 > \ WI6(#8^p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >ZX|4U[$P  
以后可以直接用 jSB'>m]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =9(tsB gTX  
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 X\kjAMuW/*  
(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。。。) NK~PcdGl  
t|.Ft<c#  
.W$ sxVXB  
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 7g5@vYS+  
zb>;?et;)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mdaYYD=c%  
class unary_op : public Rettype # J]~  
  { ;t|,nz4kJ  
    Left l; aF!WIvir  
public : ?;_H{/)m  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <z',]hy  
%0lf  
template < typename T > VxkEez'|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |e:rYLxm:  
      { ly[lrD0Kn.  
      return FuncType::execute(l(t)); ~U9q-/(J/  
    } 4Ppop  
&; s<dDQK  
    template < typename T1, typename T2 > O)`Gzx*ShU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v[VC2D  
      { e]+7DE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); w [L&*  
    } 1#]B^D  
} ; O~atNrHD  
7u|%^Ao6  
{d,?bs)  
同样还可以申明一个binary_op \TZ|S,FS  
bH,M,xIL2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > } YRO'Q{  
class binary_op : public Rettype hox< vr4  
  { j-QGOuvW  
    Left l; $,@JYLC2  
Right r; y`6\L$c  
public : Gp8psH  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fQO ""qh  
U:\p$hL9  
template < typename T > t|_{;!^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const **n y!  
      { )%t7\1)B3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :WO{xg  
    } [8TS"ph>  
:mP9^Do2;  
    template < typename T1, typename T2 > <n\i>A3`,S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qEZ!2R^`G  
      { 1LX)4TCC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); i\  "{#  
    } :Pf>Z? /d  
} ; WI{; #A  
&y\igX1  
(Igu:=  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 bM^7g  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~3d*b8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) g8'~e{= (  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 9*DEv0}a^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5x2L(l-2  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 yuv4*  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 DLXL!-)z  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 6<PW./rk:  
下面是修改过的unary_op - zQ<Z E  
A$:|Qd7F1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > bOb Nc  
class unary_op ?aFZOc4   
  { Cdmy.gx^  
Left l; :]-$dEu&  
  KGD'mByt"  
public : w,/6B&|  
#N$9u"8C  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} c ;^A)_/  
(-J<Vy]  
template < typename T > _ ~[M+IO   
  struct result_1 1fRP1  
  { )(]Envb?A0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `,P >mp)uU  
} ; #QS?s8IrW  
C99&L3bz^(  
template < typename T1, typename T2 > %{"dP%|w4}  
  struct result_2 7f* RM  
  { r>O|L%xpv  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \OY}GRKt  
} ; /?U!y?t&@  
qlvwK&W<QM  
template < typename T1, typename T2 > TL@mM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^e%k~B^  
  { @k9Pz<ub  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7f r>ZY^  
} -K^41W71  
tgB=vIw?3  
template < typename T > +99Bi2H}o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QtlT&|$   
  { *uU4^E(  
  return OpClass::execute(lt(t)); hkF^?AJ  
} D J_DonO]  
"k, K~@}  
} ; QF&6?e06p0  
]'UgZsJ  
xl,ryc3J  
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;eoT J  
好啦,现在才真正完美了。 Tyd h9I  
现在在picker里面就可以这么添加了: $+jy/:]D  
g}Mi9Kp  
template < typename Right > !5~k:1=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const x_W3sS]ej  
  { - wWRm  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~bGC/I;W>  
} Eu4 &-i  
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。 zi.mq&,]R  
z7k$0&  
P5P< "  
t R ;{.  
MQ9vPgh  
十. bind Q i^;1&  
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。 NWaO_sm  
先来分析一下一段例子 sv`"\3N[  
dN0mYlu1|  
LD_M 3 P  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /ao<A\KR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7 Kjj?~RA  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 cd&B?\I  
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。  Fs)  
我们来写个简单的。 qRl/Sl#F  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4m\([EO  
对于函数对象类的版本: ~j]dct7  
rKT)!o'  
template < typename Func > ib; yu_  
struct functor_trait oLw|uU-|  
  { r&Q t_  
typedef typename Func::result_type result_type; b!,ja?  
} ; 0ERsMnU'  
对于无参数函数的版本: sZwZWD'  
&~ y{'zoL  
template < typename Ret > *v&*% B  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }H2#H7!H  
  { l?<q YjI  
typedef Ret result_type; +`Fb_m)f  
} ; gi1j/j7  
对于单参数函数的版本:  Oq}ip  
Ck@M<(x  
template < typename Ret, typename V1 > ^9=4iXd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > om>VQ3  
  { #<]Iz'\`  
typedef Ret result_type; Wp`C:H  
} ; 3C#RjA-2[  
对于双参数函数的版本: zb?kpd}r  
7*MU2gb  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ftaBilkjp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :G0+;[?N  
  { fyrd `R  
typedef Ret result_type; (7L/eDMT  
} ; ]LVnt-q  
等等。。。 Z)5klg$c  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .jaZ|nN8`  
-$9~xX  
template < typename Func > yfC2^#9 Zu  
struct func_return rmQ\RP W  
  { F+3!uWUK  
template < typename T > }k| g%H J  
  struct result_1 /3F<=zikO  
  { z'*ml ?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zhjJ>d%w  
} ; g&kH'fR8  
SM$\;)L  
template < typename T1, typename T2 > G:DSWW}  
  struct result_2 bOe<\Y$  
  { zsQF,7/}B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qh H+m  
} ; %z2oDAjX  
} ; RQ|?Ce",  
nNu[c[V  
Pj._/$R[/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 W8VO)3nmD  
KX=/B=3~  
template < typename Func, typename aPicker > v4D!7 t&v"  
class binder_1 s.KOBNCFa  
  { /k) NP  
Func fn; U1jSUkqb  
aPicker pk; I:HV6_/^-G  
public : $YPQC  
#r(a~  
template < typename T > c8q G\\t[  
  struct result_1 j C9<hLt  
  { %]!?{U\*k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ExQ--!AC=  
} ; w~]} acP  
)%BT*)x  
template < typename T1, typename T2 > X~%IM1+L;  
  struct result_2 w0aHEvH/  
  { 7> )l{7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jOtzx"/)rE  
} ; N" ;^S  
g4Bg6<;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }-dF+m:  
v|>BDN@,6  
template < typename T > "(N-h\7Ex9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TtZrttCE6  
  { [RW, {A  
  return fn(pk(t)); F=V oFmF@  
} a0 qj[+  
template < typename T1, typename T2 > /CbkqNV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r &=r/k2  
  { WFXx70n  
  return fn(pk(t1, t2)); ${e -ffyy  
} ijg,'a~3E  
} ; w2' 3S#nZ  
/lru"R D  
x7Eeb!s0f,  
一目了然不是么? noFh p  
最后实现bind WVj&0  
J09ZK8 hK  
uQ-WTz|*  
template < typename Func, typename aPicker > ,~iFEaV+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 80cm6?,xu  
  { %bN"bxv^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8`6 LMQ  
} xR _DY'z  
RR8U Cv  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3EO#EYAHiM  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Q:rT 9&G  
Xp.|.)Od  
十一. phoenix Y*"<@?n8?x  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: oA[2)BU  
- f+CyhR"*  
for_each(v.begin(), v.end(), k#BU7Exij  
( (]o FB$  
do_ Af$0 o=".  
[ ?! !;XW  
  cout << _1 <<   " , " x>'?IJZ  
] /\Jc:v#Q  
.while_( -- _1), -0/=k_q_  
cout << var( " \n " ) {3jm%ex  
) @ $ 9m>6V  
); N <ja6Ac  
x[zKtX  
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: 54bF) <+  
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 Q^\{Zg)p  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;H`=):U  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ti /;|lP@  
,80jMs  
3J23q  
template < typename Cond, typename Actor > _ak.G=  
class do_while /%c+ eL}l  
  { <1v{[F_  
Cond cd; 'Wd3`4V$  
Actor act; ikeJDKSG  
public : @?(nwj~ s`  
template < typename T > W5 M ]  
  struct result_1 XT\Td}>  
  { 'cWlY3%t  
  typedef int result_type;  eYPt  
} ; /2=_B4E2  
f'8B[&@L  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} i+kFL$N  
"0p +SZ~D  
template < typename T > HE8'N=0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *)2x&~T*|  
  { "'Q$.sR  
  do })h'""i&xn  
    { `<. 7?  
  act(t); `\4RFr$  
  } btJ,dpir  
  while (cd(t)); N4[ B:n  
  return   0 ; ayB=|*Q"  
} _:/Cl9~  
} ; \3J+OY  
g6tWU  
f]O5V$!RuE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Te{aB"B  
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。 Q%_!xQP`  
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。 E,"b*l.  
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。 :..E:HdYO  
下面就是产生这个functor的类: ljaAB+  
UtHmM,*I  
AIIBd  
template < typename Actor > "H/2r]?GT  
class do_while_actor D~[ N_  
  { w yuJSB  
Actor act; Iqe=#hUFe!  
public : 0jl:Yzo&\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} d|D'&&&c  
-;W\f<q]  
template < typename Cond > G~Q*:m  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 81%qM7v9H  
} ; WHdqO8  
j};pv2  
>vNk kxWyQ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 sWqPw}/3>  
最后,是那个do_ tIgCF?  
$Sc08ro  
M4L~bK   
class do_while_invoker #]N&6ngJ  
  { 59"Nn\}3gE  
public : K{`2jK#  
template < typename Actor > S]#=ES'^/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;'Z,[a  
  { Q9Xm b2LN  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]e#,\})Br  
} \6nQ-S_  
} do_; wnZ*k(  
Xm0&U?dZB  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? oK(W)[u  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 N'Z_6A*-  
最后来说说怎么处理break和continue c DEe?WS  
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。 ps{&WT3a  
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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