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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda PdN\0B `  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Gv nclnG  
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, 0B:{4Lsn&  
|3lAye,t)a  
pmD-]0  
#LyjJmQ  
  class filler B+$Q"  
  { >sS:x,-  
public : a1sLRqo8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7<'i#E~  
} ; :-@P3F[0  
d*:qFq_  
Ol h%"=*;  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: wQuaB6E  
sU_4+Mk  
]fS~N9B  
)"3oe ?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,) jB<`  
x4A~MuGU  
wQS w&G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 K]*ERAfM%m  
!J(,M)p!  
LuQ M$/i  
bme#G{[)Y  
二. 战前分析 <21^{ yt1  
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。 w8#>xV^~  
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 \R6T" U  
R M+K":p  
Nl)jQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); AS"|r  
  /* --------------------------------------------- */ C^: &3,  
vector < int *> vp( 10 ); [>9"RzEl  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); iKH T  
/* --------------------------------------------- */ Uk ;.Hrt.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [a*>@IR  
/* --------------------------------------------- */ XlJux_LD:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  %!h+  
  /* --------------------------------------------- */ aYCzb7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (gC^5&11  
/* --------------------------------------------- */ V+ ~2q=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); MCpK^7]k  
$=SYssg7La  
^M5uLm-_s  
1L qJ@v0  
看了之后,我们可以思考一些问题: mBkQ 8e  
1._1, _2是什么? 4n)Mx*{  
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。 D)cwttH  
2._1 = 1是在做什么? _\[JMhd}  
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。 /[dAgxL  
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。 DOU?e9I2  
4\WkXwoqQO  
U*h)nc  
三. 动工 (uz!:dkvx  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?S:_J!vX{  
nW*Oo|p~=  
"jMnYEG  
j=QjvWD  
template < typename T > Fpwh.R:yV  
class assignment %4K#<b"W  
  { t ?'/KL  
T value; hd%F7D5  
public : n}kz&,  
assignment( const T & v) : value(v) {} :e vc  
template < typename T2 > nE%qm -  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }}R!Y)  
} ; ..mz!:Zs0  
bZfJG^3  
%,RU)}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 eA^|B zU  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @eU/g![u  
!PbFo%)  
ka [NYW{.  
nEr, jd~f  
  class holder K6hN N$F!  
  { Rx2|VD  
public : PyE<`E  
template < typename T > #+nv,?@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <N&f >7  
  { `d#_66TLr  
  return assignment < T > (t); +=$G6uR$  
} j'n= Xh  
} ; n8,/olqwW  
QV1%Zou  
Us.jyg7_c  
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: 1Xc%%j  
ghiElsBU  
  static holder _1; :gv#_[k  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8G<.5!f7`N  
I ]1fH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .?NAq[H%  
而不用手动写一个函数对象。 vkmR cX:/  
? GW3E  
m!(K  
F4Z0g*^x  
四. 问题分析 ,/9|j*9H  
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。 Jq)k?WS  
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。 vj0?b/5m  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >?<d}9X  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Xw5" JE!.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 z"`?<A&u  
yRDLg c  
五. 问题1:一致性 ;oE4,  
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?| Lq^/Z4L  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1]~}0;,  
f#mpd]e+6  
struct holder -XB>&dNl)T  
  { mQJGKh&Pk  
  // dGjvSK<1@  
  template < typename T > XwMC/]lK<  
T &   operator ()( const T & r) const d?.x./1[qi  
  { R\?!r4  
  return (T & )r; _Qas+8NW  
} 24fWj?A|^  
} ; { q<l]jn9  
v>R.ou(  
这样的话assignment也必须相应改动: TmiQq'm[b  
[XK"$C]jHJ  
template < typename Left, typename Right > &5<lQ1  
class assignment EbHeP  
  { 2$=HDwv  
Left l; HDOaN  
Right r; In2D32"F  
public : ,zaveQ~l  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k=[R o  
template < typename T2 > 2rM i~8 T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } k@'.d)y0`  
} ; ?hYe4tc-#  
D![Twlll  
同时,holder的operator=也需要改动: EzaOg|  
RZjR d  
template < typename T > =%p{ " <  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ycwb1e#  
  { sYzG_* )  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &V L<Rx  
} .Pi67Kj,  
`shB[Lt  
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。 cae}dHG2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 TXM.,5Dx\  
bUNp>H>L  
return l(rhs) = r; l{4\Wn Va  
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。 *?K=;$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4w,}1uNEf  
RWE%? `   
template < typename Tp > gFH_^~7i8p  
class constant_t s0u$DM2  
  { +Muyp]_  
  const Tp t; ;&!l2UB%  
public : =@'"\ "Nh  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /zWWUl`:  
template < typename T > S^u!/ =&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const v3p..A~XZ.  
  { j.K yPWO  
  return t; ':=C2x1d|  
} k1<Py$9"  
} ; fiZ8s=J  
>cp9{+#f  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 TJ<PT  
下面就可以修改holder的operator=了 E$T#o{pai  
_rM%N+$&d_  
template < typename T > fITml6mbE  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (bw;zNW  
  { ?/\;K1c p  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); C"}x=cK  
} xl3U  
d dPJx<  
同时也要修改assignment的operator() z}%to0W  
8Xr3q eh+  
template < typename T2 > K;95M^C\O*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } qhtc?A/0}  
现在代码看起来就很一致了。 )q,}jeM8  
:/3`+&T^/  
六. 问题2:链式操作 n F-FoO98  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Z6=!}a%  
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)g<YA  
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。 iw{n|&Y#`  
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。 cA*%K[9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /c7j@=0  
E*%{Nn  
template < typename T > k}/: xN"  
struct result_1 !\m.&lk'^  
  { d09GD[5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; dx~Wm1  
} ; Kk,->q<1  
Q*wx6Pu8  
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: {`'b+0[;@  
5q<kt{06\  
template < typename T > JsC0^A;fM  
struct   ref *,. {Xf  
  { v6GWD}HH,  
typedef T & reference; ;(sb^O  
} ; X:Zqgf  
template < typename T > &$=F $  
struct   ref < T &> kK(633s  
  { )sQbDA|p  
typedef T & reference; Ub"\LUu  
} ; 8c~H![2u  
@EQ{lGpU3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 23>?3-q  
5Ql6?U HD  
template < typename T > P$Dr6;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const qHj4`&  
  { U t%ie=c  
  return l(t) = r(t); WRgz]=W3w  
} ^\!^#rO  
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。 RHxd6Gs"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1~*_H_Q't  
r}991O<  
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 sqy5rug  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %6n;B|!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 pp:+SoyN  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 L+u_153  
最后的布局是: #y?z2 !  
                Add 1^,rS  
              /   \ ZpdM[\Q-  
            Divide   5 =}L[/RL  
            /   \ /; _"A)0  
          _1     3 !>+ 0/   
似乎一切都解决了?不。 e0q a ~5  
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。 HG^8&uh]  
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。 hk=+t&Y<H  
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: D&'".N,}  
FUH1Z+9  
template < typename Right > ^b%AwzHH}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @.5Ybgn  
Right & rt) const C /E3NL8  
  { s"'1|^od  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7yc:=^ )  
} 8'YL!moG|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >?kt3.IQ!X  
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。 (]pQ.3  
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。 ^8 z*f&g  
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。 |k)u..k{>  
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。 CkP!4^J qQ  
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? 1?*vqdt  
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: u/MIB`@,  
* T-XslI  
template < class Action > UKzmRa,s  
class picker : public Action bNC1[GG[  
  { iD\joh-C  
public : +EFur dX\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} zJ\I%7h*  
  // all the operator overloaded Fm@GU  
} ; LR^b?.#>  
IuTTMAt  
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。 T}zi P  
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: [ -%oO  
w#o<qrpHf  
template < typename Right > 0 cQf_o  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const UeVF@rw  
  { 6"wY;E  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0}ZuF.  
} )JjfPb64  
z`BRz&  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %=| I;kI?  
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。 XnNK )dUT}  
P }PSS#nn  
template < typename T >   struct picker_maker I5e!vCG)  
  { a{HvrWs?Q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; u_uC78`p  
} ; )I*V('R6|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 86I".R$d  
  { I[R?j?$}>  
typedef picker < T > result; E{FNsa  
} ; y_'8m9Qy)  
gh~C.>W}q+  
下面总的结构就有了: lr|-_snx2  
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。 0 xXAhv-)O  
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。 bkY7]'.bz&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 z*R"917  
至此链式操作完美实现。 Lrk^<:8;  
0/%zXp&m  
Sy8Og] a  
七. 问题3 "z qt'b0bW  
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。 R; IB o  
gDA hl  
template < typename T1, typename T2 > VA]%i P,O-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xX&*&RPZ  
  { ch-GmAj 9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Q8P;AN_JS  
} !?KY;3L:  
*z(.D\{%  
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: 3Y=S^*ztd  
Obw uyhjQ  
template < typename T1, typename T2 >  :&Ul  
struct result_2 '; qT  
  { wp@c;gK7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; t!K|3>w  
} ; <=0_[M  
?1[go+56X  
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? Wy|=F~N  
这个差事就留给了holder自己。 DO0["O74  
    |S.-5CAh4  
Y H?>2u  
template < int Order > T\]z0M  
class holder;  Im#3sn  
template <> M#:Mwa$  
class holder < 1 > q k !Q2W  
  { O ~"^\]\  
public : 9zX\i oT  
template < typename T > ^+}<Q#y-  
  struct result_1 8sL7p4  
  { }g`A*y;t  
  typedef T & result; JiRW|+`pe  
} ; (5atU |8r  
template < typename T1, typename T2 > NE/3aU  
  struct result_2 ]ao]?=q C  
  { \ii^F?+b  
  typedef T1 & result; x*_c'\F|  
} ; 5:YtBdP  
template < typename T > H >RGX#|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JNZKzyJ9K  
  { :CV&WP  
  return (T & )r; u|Db%)[  
} >0f5Mjug  
template < typename T1, typename T2 > Ao0F?2|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u[cbRn,W  
  { ;8U NM  
  return (T1 & )r1; ne;,TJ\  
} &oAuh?kTq  
} ; jtd{=[STU  
\n/_ Px  
template <> 8 2_3|T  
class holder < 2 > 5~ jGF  
  { ^D\#*pIO  
public : ~(Fy GB}  
template < typename T > fa$ Fo(.  
  struct result_1 {At1]>  
  { ]2v31'  
  typedef T & result; }bHd U]$}  
} ; =_TCtH  
template < typename T1, typename T2 > ; zs4>>^>  
  struct result_2 u dH7Q&"  
  { Vj`9j. 5  
  typedef T2 & result; Z>o20uA  
} ; TlM ]d;9G  
template < typename T > u YJ6 "j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dGZVWEaPfx  
  { 'os-+m@  
  return (T & )r; _sw,Y!x%dF  
} &L+u]&!6C  
template < typename T1, typename T2 > U|iSJ%K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]2tX'=X  
  { .vwOp*3\  
  return (T2 & )r2; =:5yRP  
} J#bEAK^L,l  
} ; i9+V<'h  
YMJ?t"  
I2D<~xP~2+  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 '|Cs!Zl  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 0gxbo  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?e yo2:-$  
ij%\ld9kd  
return l(i, j) = r(i, j); :0V<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M]eH JZ~v  
`y m^0x8  
  return ( int & )i; o D^],  
  return ( int & )j; ba|~B8rII[  
最后执行i = j; _G[5S-0 [  
可见,参数被正确的选择了。 nz+DPk["  
R$NH [Tz  
WCU[]A  
Wrt3p-N"D  
HlLF<k~}  
八. 中期总结 NNSn]LP  
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: o9>r -  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T*O!r`.Ak  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 IL`5RZi1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >H[&Wa+_  
=|=9\3po  
8!E$0^)c|  
8%2*RKj  
/1t(e._  
v?5Xx{ym  
九. 简化 0l{').!_  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 7w YSP&$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 q4Qm: |-  
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: )k=8.j4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [\eUCt F  
  +-*/&|^等 }kGJ)zh  
2. 返回引用。 miEfxim  
  =,各种复合赋值等 zN*/G6>A  
3. 返回固定类型。 NhXTt!S6C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3,W2CN}  
4. 原样返回。 Peh( *D{  
  operator, $0NWX  
5. 返回解引用的类型。 hAKyT~[n0  
  operator*(单目) ,~%Qu~\  
6. 返回地址。 -7hU1j~I  
  operator&(单目) <HI5xB_  
7. 下表访问返回类型。 I3p ~pt2  
  operator[] 6D@tCmmq  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 'd(OFE-hn  
  operator<<和operator>> " #_NA`$i  
DSD#',  
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。 M"ZP s   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {PWz:\oaD  
'R99kL/.N  
template < typename Left > s>E4.0[I%  
struct value_return |l `X]dsfQ  
  { XBdC/DM[  
template < typename T > No!P?  
  struct result_1 fw'$HV76  
  { NhS0D=v6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~`u?|+*BO  
} ; c-n'F+fZ  
^s_E|~U  
template < typename T1, typename T2 > _|x%M}O},  
  struct result_2 %t`a-m  
  { qdjRw#LS^q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; m>jX4D7KZ  
} ; {.DI[@.g  
} ; &X9#{:l=  
V :*GG+4  
#c./<<P5}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;M>0,  
>5i1M^g(  
下面我们来剥离functor中的operator() m%'9zL c  
首先operator里面的代码全是下面的形式: HkGzyDt  
g=:%j5?.e  
return l(t) op r(t) jrvhTej  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) av&dGsFP  
return op l(t) !nU  
return op l(t1, t2) `3*>tq  
return l(t) op w1h07_u;v  
return l(t1, t2) op "u3  
return l(t)[r(t)] Oh5(8.<y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =3}@\f#  
{y)s85:t  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Bm;{dO  
单目: return f(l(t), r(t)); XGk8Ki3w  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^4`q%_vm  
双目: return f(l(t)); EAqTXB@XU  
return f(l(t1, t2)); vFV->/u  
下面就是f的实现,以operator/为例 N"2P&Ho]  
hm&{l|u{RU  
struct meta_divide [="moh2*f  
  { GL.& g{$#+  
template < typename T1, typename T2 > fI t:eKHr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) s"=e (ob  
  { uZW ?0W  
  return t1 / t2; U]@t\T3W  
} 4Q,HhqV'  
} ; -~p@o1k0  
(TDLT^  
这个工作可以让宏来做: 8n,i5>!d  
Z"mpE+U*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ h,\^Sb5AP  
template < typename T1, typename T2 > \ pIqPIuy  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; t&ztY] qh  
以后可以直接用 x EOR\(Z^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6Bo~7gnc  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 e*jn7aya  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ]9]3=;b>  
ghx8dX}  
lva]jh2  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ,D  [  
LyS139P$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > f>;5ZE4Zu  
class unary_op : public Rettype tI{pu}/"#  
  { +pnT6kU|  
    Left l; )><cL:IJ}S  
public : t'Nu^_#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |0b$60m$!t  
YL;ZZ2A  
template < typename T > @lc1Ipfk"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VjMd&>G  
      { \V7Hi\)  
      return FuncType::execute(l(t)); 3`5?Zgp  
    } 3 B KW  
Ad+-/hxc  
    template < typename T1, typename T2 > bsR^H5O@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VVYQIR]!yk  
      { q@8Rlc&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); TXH: +mc  
    } #OJsu  
} ; SdYES5aES  
:{E3H3  
Vj:)w<] ,  
同样还可以申明一个binary_op ) Z0  
/?9e{,\s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A&Ut:OiA  
class binary_op : public Rettype '4L i  
  { \@*cj8e  
    Left l; RIC'JLWQ  
Right r; &dbX>u q  
public : 6(ju!pE`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /7h}_zs6  
n 'ZlIh  
template < typename T > tZk@ RX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (=)+as"u9*  
      { WLDt5R  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %[B &JhT  
    } sq@Eu>Ng(X  
5\S)8j `8  
    template < typename T1, typename T2 > cJ&l86/l1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *[.+|v;A  
      { e1[kgp   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); qdAz3iye  
    } lh(A=hn"n  
} ; Ts}5Nk8%  
1&i!92:E  
P+%O]v1 Ob  
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 VE wv22'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 x1|5q/I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) oQjh?vm  
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。 v)%EG  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $qP9EZ]JC  
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。。。 s,]6Lri`\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 nC_<pq^tr  
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)  vF]?i  
下面是修改过的unary_op ,HUs MCXQ  
cd) <t8^KE  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]m=* =LLC  
class unary_op |b'tf:l  
  { yXg783B|v  
Left l; yJ/m21f  
  YV. *8'*  
public : WxWgY}`  
!}l)okQH<#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} FK }x*d  
wZE[we^Q"  
template < typename T > RLw=y{%p  
  struct result_1 D<5gdIw  
  { /UN%P2>^1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *yiJw\DRN  
} ; sN5 x\9U  
NV36Q^Am[  
template < typename T1, typename T2 > HTQ .kV  
  struct result_2 p%xo@v(  
  { {|%5}\%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4{}u PbS  
} ; <saS2.4  
}1:jM_H)k  
template < typename T1, typename T2 > ;s9!ra:3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e}(. u1  
  { *q|.H9 K(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :2 QA#  
} Y^2Ma878  
:M1+[FT  
template < typename T > y{!`4CxF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UF,T  
  { KD-0NO=oL  
  return OpClass::execute(lt(t)); AJC Wp4,  
} X H{5E4P  
,y:q]PR  
} ; }b)?o@9}:  
Pkc4=i,`A  
]9R?2{"K  
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 K~x G+Kh  
好啦,现在才真正完美了。 5c'rnMW4+p  
现在在picker里面就可以这么添加了: @2YO_rL[  
oJ{)0;<~L  
template < typename Right > Z TjlGU `  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ""d3ownKhw  
  { 4) /tCv  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @ U}fvdft  
} ]L}<Y9)t  
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。 b.8HGt<%  
hL67g  
C UlANd"  
V [[B~Rs  
w?oIKj  
十. bind  by>,h4  
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。 G5TdAW  
先来分析一下一段例子 cMC1|3  
@<>](4D  
lJ}G"RTm  
int foo( int x, int y) { return x - y;} sBwkHsDD  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <ywxz1i  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 TD!QqLW  
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。 r}"T y  
我们来写个简单的。 xV}|G   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {3_M&$jN  
对于函数对象类的版本: @zsr.d6Q  
-']#5p l  
template < typename Func > s8 .oS);`  
struct functor_trait FZj tQ{M  
  { k}F;e_  
typedef typename Func::result_type result_type; (a&.Ad0{  
} ; Ev*HH+:b>  
对于无参数函数的版本: #<yR:3  
m feyR  
template < typename Ret > i+21tG$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *AZC{jP  
  { :S~XE  
typedef Ret result_type; 8Vl!&j0s^  
} ; A' dt WD  
对于单参数函数的版本: li/IKS)e$  
_wZ(%(^I  
template < typename Ret, typename V1 > /x0zZ+}V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > M~ynJ@q  
  { z4UeUVfZ}  
typedef Ret result_type; JfKl=vg  
} ; D' uzH|z8  
对于双参数函数的版本: s x`C<c~u  
WXO@oZ!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > zcIZJVYA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > xCoQ>.4p  
  { ]%>;R^HY  
typedef Ret result_type; o] )qv~o)  
} ; VNXB7#ry  
等等。。。 ~[k 2(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sI9~TZ :  
`lcpUWn  
template < typename Func > ZuBVq  
struct func_return K'1rS[^>R  
  { }KS[(Q  
template < typename T > 0DS<(  
  struct result_1 UL"Jwq D  
  { Rqvm%sAi  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +c\fDVv  
} ; K<Iz5+oD  
:rk]o*  
template < typename T1, typename T2 > q;>'jHh  
  struct result_2 Fc 5g~T  
  { uysGOyi<u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; crZ\:LeJ  
} ; _W]3_1Lu  
} ; Dc #iM0  
ZVK;m1?'  
Er~5\9,/<]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 CO4*"~']t  
j&Z:|WniK  
template < typename Func, typename aPicker > i>b^n+74>  
class binder_1 BR"*-$u0;  
  { /F/`?=1<$  
Func fn; i&"I/!3Q@  
aPicker pk; oBAD4qK  
public : A/BL{ U}  
?\ho9nyK  
template < typename T > QsI$4:yl  
  struct result_1 s {$c8  
  { iFS ?nZ~.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5hg>2?e9s?  
} ; i1|-  
ffuV$#  
template < typename T1, typename T2 > lEQn2+  
  struct result_2 @}aK\  
  { $n(@hT>?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S\g8(\u  
} ; ) 1H]a'j  
Q:=s99  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} u) fbR  
 BX+-KvT  
template < typename T > u8-)LOf(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <t]i' D(K  
  { 7&m*: J  
  return fn(pk(t)); >UR-37g{p  
} "qQU ^FW  
template < typename T1, typename T2 > !7^fji  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i"sVk8+o!  
  { C.pNDpx-  
  return fn(pk(t1, t2)); <J?i+b  
} G8akMd]2  
} ; $\m=-5 0-  
y~p7&^FeR  
F}i rCi47c  
一目了然不是么? !Y`nKC(=z  
最后实现bind Z*s/%4On  
_3hCu/BV  
n'%*vdHK m  
template < typename Func, typename aPicker > .:_dS=ut  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) F N(&3Ull  
  { Xo{Ce%L  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); q'q'v S  
} %Ljc#AVg  
CF =#?+x  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *!l q1h  
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。 <NT/+>:2  
_xUiHX<  
十一. phoenix >N+e c_D^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Y5PIR9-  
zS|%+er~zO  
for_each(v.begin(), v.end(), ]<W1edr  
( * C's7O{O  
do_ _Ndy;MQ  
[ w#XE!8`  
  cout << _1 <<   " , " H\^5>ccU>V  
] C=%go1! $  
.while_( -- _1), 8m-jU 5u  
cout << var( " \n " ) tlqDY1  
) od?Q&'A  
); AvP*p{we  
$T]1<3\G  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: E(]yjZ/  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor IO]Oo3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ckN/_ u3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: LF*3Iw|v  
BniFEW:<  
YM+}Mmu  
template < typename Cond, typename Actor > YN"102CK  
class do_while 2/?pI/W  
  { -aKL 78  
Cond cd; G}D?+MWY  
Actor act; >D<nfG<s Z  
public :  fB;'U  
template < typename T > 5 MQRb?[  
  struct result_1 &v3r#$Hj[  
  { 988aF/c  
  typedef int result_type; `d3S0N6@  
} ; g<}EL[9  
P{QRmEE  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} nb0<.ICF%R  
5g/^wKhKG  
template < typename T > a[Txd=b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dA\>z[n=  
  { rYN`u  
  do k_O"bsI)  
    { j(Q$frI  
  act(t); ?uQ|?rk  
  } UY%@i  
  while (cd(t)); a,&Kvh  
  return   0 ; ~LYKt0/W&  
} |(XV '-~  
} ; ): Q5u6  
.9 nsW?  
xH3SVn(I  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  jCKRoao  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 JJ qX2B  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 gY*Cl1 Iz  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Ra~n:$tg2  
下面就是产生这个functor的类: ]2b" oHg  
kFD-  
YF&SH)Y7  
template < typename Actor > [ .dNX  
class do_while_actor fp12-Hk ~  
  { >SfC '*1  
Actor act; j] M)i:n  
public : ~R!(%j ]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} O aF+Z@s  
0SvPyf%AC  
template < typename Cond > >2$Ehw:K^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [HQ17  
} ; y<3v/ ,Y  
G/<{:R"  
/:awPYGH<1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #c/v2  
最后,是那个do_ \4zvknk<  
r]0o  
*xL#1  
class do_while_invoker aoF>{Z4&B  
  { L)B?p!cdLT  
public : o L6[i'H|  
template < typename Actor > u$<FKp;I  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @@ ZcW<Y"  
  { e$F7wto  
  return do_while_actor < Actor > (act); {"{J*QH  
} )#*c|.  
} do_; "lN<v=  
/0SPRf}p  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |U7{!yy%MF  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3P-#NL  
最后来说说怎么处理break和continue ' P-K}Y  
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。 9iS3.LCfX  
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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