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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda lz(}N7SLa  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Z(BZG O<  
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, gqDSHFm:  
K*N8Vpz(  
'19kP.  
oI x!?,1  
  class filler d>Ky(wS  
  { F<(?N!C?@  
public : v(^;%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =/bC0bb{i  
} ; 8xYeaK  
Gy!bPVe  
TchByN6oN<  
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: 6eW9+5oL  
 Qo+Y  
2 5I a  
=]P|!$!}0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9KMtPBZ  
6bUcrw/# p  
_Q}vPSJviC  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 3j w4#GW  
> 7 qZ\#  
(w?W=guHu  
]9~6lx3/  
二. 战前分析 #XeabcOQ  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 PB!*&T'!  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 wZ/ b;%I!  
:{~TG]4M  
[wcp2g3Px  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qoOq47F  
  /* --------------------------------------------- */ )<_:%oB  
vector < int *> vp( 10 ); IvM>z03  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); W" 1=K] B  
/* --------------------------------------------- */ XvkFP'%i/  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ykNPKzW:  
/* --------------------------------------------- */ ;b^"b{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6<9gVh<=w  
  /* --------------------------------------------- */ JmbWEX|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); + EM^  
/* --------------------------------------------- */ lVS.XQ2<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |%fM*F^7/  
`yrJ}f  
M(<.f}yZQ  
Il$Jj-)  
看了之后,我们可以思考一些问题: ihopQb+k^m  
1._1, _2是什么? YbuS[l8  
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。 W.TdhJW9  
2._1 = 1是在做什么? $J]o\~Z J  
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。 6G<gA>V  
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。 }N W01nee  
1D)=q^\I  
$mF9os-  
三. 动工 B-[qS;PY%  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @xN)mi  
B^"1V{M  
_r vO#h  
h|[oQ8)  
template < typename T > X>ck.}F  
class assignment I=K|1  
  { #~6au6LMC  
T value; VU \{<j{  
public : G*rlU  
assignment( const T & v) : value(v) {} HMVyXulU  
template < typename T2 > br4 %(w(d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } yIma7H@=L  
} ; OsNJ;B  
^THyohK  
Y%@a~|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ep1p>s^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment i E)Fo.H  
aui3Mq#f  
yPVK>em5  
3Jw}MFFV  
  class holder Bngvm9k3  
  { ]?(_}""1  
public : UGK,+FN  
template < typename T > &E`=pe/e  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const GbJVw\5Z*  
  { v_NL2eQ~  
  return assignment < T > (t); )(l=_[1Z5  
} 6:qh%ZR  
} ; )P #MUC  
0M 5m8  
: 5<u!-}  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: E  *{_=pX  
M 3c  
  static holder _1; +/DT#}JE  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \wxLt}T-Q  
|oV_7%mlu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _p\O!y  
而不用手动写一个函数对象。 pX]"^f1?O  
Vl%jpjqP  
}WEF *4B!  
AIw<5lW  
四. 问题分析 qfsu# R  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ^ 9FRI9?  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 fm&pxQjg  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )m.U"giG++  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *{s 3.=P.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 T9&bY>f?  
Jj,fdP#\  
五. 问题1:一致性 j xTYW)E   
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 4d\V=_);r  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 DB3qf>@?  
(nAL;:$x2  
struct holder v?0F  
  { H{hzw&dZ<P  
  // iF Zqoz  
  template < typename T > |=AaGJx  
T &   operator ()( const T & r) const GA;h7  
  { 5GbC}y>  
  return (T & )r; oI-,6G}  
} V.Tn1i-v  
} ; \P7<q,OGS  
&%m%b5  
这样的话assignment也必须相应改动: [Qcht,\^v  
Q89fXi0Ivb  
template < typename Left, typename Right > ih-J{1  
class assignment </2 aQn  
  { ~*x 2IPi H  
Left l; }=Ul8 <  
Right r; .3&( Y  
public : |}b~YHTs  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;8a9S0eS  
template < typename T2 > A9;,y'm^8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } tAsap}(  
} ; ERia5HnoD,  
:W;eW%Y  
同时,holder的operator=也需要改动: W4UK?#S+  
.><-XJ  
template < typename T > uVTacN%X  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Tl2(%qB  
  { w!'y,yb%  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); FzNj':D  
} b~r:<:;  
KWojMPs  
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。 HLOr Dlj7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ] E:NmBN<  
u`D _  
return l(rhs) = r; 7Mk>`4D'c  
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。 S`$%C=a.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: KA{&NFx  
',K:.$My  
template < typename Tp > JOJuGB-d  
class constant_t ,J,Rup">h  
  { XwFTAaZ  
  const Tp t; eL~3CAV{  
public : &>]U c%JK  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  JJmW%%]i  
template < typename T > 9!FU,4 X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const V:>r6  
  { tGU~G&  
  return t; H6{Bx2J1*  
} ]tf`[bINP  
} ; :)i,K>y3i  
D'vaK89\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;S \s&.u  
下面就可以修改holder的operator=了 6 &0r/r  
zyhM*eM.7  
template < typename T > ]E$NJq|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3E^qh03(  
  { Rk7F;2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $}{[_2  
} /# ]eVD  
g'b|[ q  
同时也要修改assignment的operator() }Nd1'BVf  
R?{xs  
template < typename T2 > 9TQVgkW  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } dW%t ph  
现在代码看起来就很一致了。 ]WYV  
#>("(euXMF  
六. 问题2:链式操作 pZ}B/j  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 T[)!7@4r  
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。 / Ws>;0  
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。 u*): D~A  
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。 C\;l)h_{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /AAD Fa  
+Wg/ O -  
template < typename T > ?tL'  X  
struct result_1 f)j*P<V  
  { ||>4XDV#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; uxB)dS  
} ; z?.9)T9_  
Vj9X6u}{  
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: A5J41yH  
@;`'s  
template < typename T > SMD*9&,  
struct   ref cI'n[G  
  { vhbHt_!u&  
typedef T & reference; \OtreYi  
} ; n|)((W  
template < typename T > Gmi? xGn  
struct   ref < T &> w(&EZDe  
  { y ;Cs#eo  
typedef T & reference; V%s7*`U  
} ; #WSqh +  
OQ hQ!6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;W|NG3_y  
^J#*sn  
template < typename T > eZAMV/]jH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )g dLb}  
  { (O4oI U  
  return l(t) = r(t); &{.IUg  
} sFz0:SqhE  
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。 uAeo&|&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :vb5J33U  
,M.}Qak^  
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 9GH5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (cOe*>L;  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 wpM2{NTP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Kh\ 7%>K#  
最后的布局是: ]"Uzn  
                Add cl4z%qv*  
              /   \ xyL)'C  
            Divide   5 KJ'ID  
            /   \ bh1$ A  
          _1     3 ;7z6B|8  
似乎一切都解决了?不。 P-Y_$Nv0g  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 /S"jO [n9b  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 "u7[[.P)  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 'c7nh{F  
S4_/%~?  
template < typename Right > =WT$\KYGv  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const " _2 k 3  
Right & rt) const hU""YP ~y  
  { s) ]j X  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Dhn7N8(LF!  
} _M`ZF*o=c  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 d#0:U Y%~  
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。 (L*GU7m;  
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。 6i[Ts0H%<!  
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。 mp8GHV  
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。 nU>P%|loXx  
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? ,XO@ZBOM  
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: gQ{ #C'  
JLE&nbKS  
template < class Action > Rsfb?${0G  
class picker : public Action r& a[ ?  
  { |&=-Nm  
public : #-;W|ib%z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} T ?[28|  
  // all the operator overloaded 8D )nM|  
} ; G{} 2"/   
4]U=Y>\Sr  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 l)[|wPf  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: (kLaXayn  
^y/Es2A#t  
template < typename Right > LIcc0w3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *<xu3){:c  
  { jU&m*0nL  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X,v.1#[  
} j hm3:;Z  
)*BZo>"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [ey# ,&T  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 t<Acq07  
_X4Y1zh  
template < typename T >   struct picker_maker 'v]0;~\mp>  
  { {6ZSf[Y6B  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1VgGF^cYR  
} ; d{7ZO#E  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > xQFY/Z  
  { h=A  
typedef picker < T > result; i&:SWH=  
} ; n|{K_! f  
F\D iT|?}  
下面总的结构就有了: 0/su`  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 MR1I"gqE}I  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 2#.s{Bv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `"=>lu2H   
至此链式操作完美实现。 \V$qAfP)  
f`hZb  
&4-;;h\H  
七. 问题3 f5V-;  
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。 A r!0GwE+  
,4Q4{Tx  
template < typename T1, typename T2 > ?62Im^1/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gQPw+0w  
  { v.(dOIrX  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !_ W/p`Tc  
} qzZ/%{Ak  
f'=u`*(b7  
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: q-`&C  
s0iG |vw  
template < typename T1, typename T2 > Cy[G7A%  
struct result_2 9f! M1  
  { |SOLC  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _qa]T'8  
} ; 8ao-]QoMZ  
@s1T|}AJ  
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? OIPY,cj~  
这个差事就留给了holder自己。 1Vu#:6%  
    a?-&O$UHf\  
`6~0W5  
template < int Order > !h.hJt  
class holder; 9ngxkOGx  
template <> FaeKDbLJr  
class holder < 1 > uN)c!='I  
  { GeP={lj  
public : "9_$7.q<y  
template < typename T > *6?mZ*GYY  
  struct result_1 "J"=<_?  
  { #Nh'1@@  
  typedef T & result; b$b;^nly  
} ; LFax$CZc  
template < typename T1, typename T2 > 2fTuIS<yr  
  struct result_2 NA0nF8ek  
  { 3Q$ 4`p;  
  typedef T1 & result; h[>pC"s?K  
} ; !'N@ZZ  
template < typename T > , '0#q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B $g\;$G  
  { ~P'.R.e  
  return (T & )r; "OenYiz  
} wY<s  
template < typename T1, typename T2 > rn|]-^ku/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const UfX~GC;B  
  { G?}?>O  
  return (T1 & )r1; dy_Uh)$$|g  
} <YW)8J  
} ; I(*3n"  
Onq^|r's&  
template <> RHFRN&RU$  
class holder < 2 > ~3.*b% ,  
  { r0}x:{$M  
public : _3aE]\O[  
template < typename T > t)&U'^  
  struct result_1 2jyWkAP'  
  { RxqNgun@  
  typedef T & result; DP @1to@  
} ; u1 Q;M`+>  
template < typename T1, typename T2 > -*k2:i`  
  struct result_2 84WD R?  
  { &#e;`(*  
  typedef T2 & result; *,z/q6  
} ; Nud =K'P=  
template < typename T > Ss%Cf6qdWL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const + Tp% *  
  { VFf;|PHS  
  return (T & )r; ee? d ?:L  
} l6bY!I>  
template < typename T1, typename T2 > +#eol~j9N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C>Hdp_Lm  
  { ^y@ W\  
  return (T2 & )r2; iF+:j8 b  
} $0 .6No_|  
} ; 7"'RE95  
TnN yth wZ  
7K.75%}  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ~2k.x*$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >1`4]%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]jD\4\M}  
#ELe W3 S}  
return l(i, j) = r(i, j); r2SZC`Z}-M  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) NWn*_@7;  
R:f!ywj%  
  return ( int & )i; d'96$e o~  
  return ( int & )j; #HgN wM  
最后执行i = j; uZL]mwkj]  
可见,参数被正确的选择了。 W!<7OA g$  
}W'j Dz7O  
)IcSdS0@M  
?7Cm+J  
Q!q6R^5!K  
八. 中期总结 Q$ew.h  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: c~tl0XU1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T{ @@V  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 t[TM\j0jW  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3g4=as4w  
]6M<c[H>  
26/<\{q~  
\=WPJm`p  
`:=1*7)?  
Az@@+?,%Y  
九. 简化 he~8V.$  
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。 _6fy'%J=U  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 D\5+2 G  
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: fof}I:vO  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 E "=4(   
  +-*/&|^等 KyrZ&E.`  
2. 返回引用。 _p8u &TZ  
  =,各种复合赋值等 b4L7]&  
3. 返回固定类型。 )ItABl[{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) L'Cd` .yVO  
4. 原样返回。 DU6j0lz  
  operator, JE}VRMNr  
5. 返回解引用的类型。 /%;J1 {O  
  operator*(单目) =!L}/Dl  
6. 返回地址。 BR|0uJ.M  
  operator&(单目) )!0}<_2  
7. 下表访问返回类型。 L E\rc A  
  operator[] %JDQ[%3qY  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 eW 4[2Q  
  operator<<和operator>> >bWpj8Kv  
?jz\[0)s  
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。 |aenQA#  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _yAY5TIv  
c<Cf|W  
template < typename Left > zlP{1z;nV  
struct value_return T(u; <}e@[  
  { E+i(p+=4  
template < typename T > K/B$1+O  
  struct result_1 i tNuY<"  
  { Ra53M!>]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; />E ILPPb  
} ; vWmp ?m  
Psf'^42(v  
template < typename T1, typename T2 > h._eP.W`  
  struct result_2 } O+xs3Uv  
  { A5F (-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; GXm#\)  
} ; 7~J>Ga  
} ; z&0[F`U  
9b >+ehjB  
<ot`0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait t0fgG/f'  
%r.OV_04  
下面我们来剥离functor中的operator() ? ch?q~e)  
首先operator里面的代码全是下面的形式: BegO\0%+  
ZRYlm$C  
return l(t) op r(t) 9 Vq   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Sr Nc  
return op l(t) w=?nD6Xhz  
return op l(t1, t2) !pU^?Hy=  
return l(t) op h1 (i/{}:  
return l(t1, t2) op I}u\ov_Su  
return l(t)[r(t)] | eCVq(R  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] j~Fd8]@  
0kCo0{+n  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: B&B4 P  
单目: return f(l(t), r(t)); 5Q%)|(U'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); } l+_KA  
双目: return f(l(t)); |APOTQV  
return f(l(t1, t2)); DM v;\E~D  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,7cw%mQA  
|qguLab(  
struct meta_divide h #gI1(uL  
  { q&[G^9  
template < typename T1, typename T2 > HfH+U&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }R}M>^(R4  
  { =e 1Q>~  
  return t1 / t2; {q$U\y%Rq  
} !Z>,dN  
} ; Ff>X='{  
d~_5Jx  
这个工作可以让宏来做: .<%q9Jy#  
R`$jF\"`r  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @I1*b>X~<  
template < typename T1, typename T2 > \ +%[, m&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; GGwwdB\x'  
以后可以直接用 }8l+Jd3"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !7~4`D c6U  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 f%_$RdU  
(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。。。) ik?IC$*n3i  
27[e0 j  
@G#`uoD  
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`Vb3aNB=L  
'bZw-t!M@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "Ltp]nCR  
class unary_op : public Rettype cEp/qzAiD%  
  { }Gb^%1%M  
    Left l; <oP`\m   
public :  WSeiW  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} B ( h`~pb  
?5Z-w  
template < typename T > NI:OL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MwD+'5   
      { K; hP0J  
      return FuncType::execute(l(t)); *3RD\.jPX  
    } *S <I!7Q  
>d .|I&  
    template < typename T1, typename T2 > 2.j0pg .  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >>R)?24,<  
      { z-0 N/?x1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); T|oDJ]\J  
    } *x#5S.i1  
} ; \(f82kv  
P:'y}a-  
T3)m{gv0`  
同样还可以申明一个binary_op h9c7P@29  
YE"MtL {  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $1Z3yb^  
class binary_op : public Rettype k ;vOPcw  
  { S=w~bz, /  
    Left l; 75Bn p9  
Right r; |SJ%Myy  
public : iu+H+_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hoPh#? G  
0j#$Swa  
template < typename T > sh<JB`^$(?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CS"k0V44}  
      { TSL/zTLDJ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); OnW,R3eg  
    } T5-'|+  
<&M5#:u  
    template < typename T1, typename T2 > h2]G V-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Tkf4`Gxd  
      { ON_G D"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); y3V47J2o  
    } EX3;|z@5;  
} ; | qf8y  
BS3BJwf; f  
q p1rP#  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 zpxy X|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `p^xdj}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) M^A;tPw  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 n-lDE}K9%B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! E"H> [E  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 W.b?~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 j7&0ckN&G  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) z?_5fte`  
下面是修改过的unary_op Zf`dd T  
Vuo 8[h>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1Yv#4t  
class unary_op 2! bE|  
  { laFF/g;sRC  
Left l; F a'2i<  
  3WdANR  
public : .l&<-l;UQ  
G9\@&=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} n1)m(,{  
OK9D4 7X  
template < typename T > V$ss[fX  
  struct result_1 $y*[" ~TJ  
  { K_~SJbl  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 80ms7 B  
} ; Ax+q/nvnb  
'xp&)g L  
template < typename T1, typename T2 > 76*5/J-  
  struct result_2 (PCv4:`g  
  { [P_1a`b  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; sh"\ kk9  
} ; mI~k@!3  
PUViTb  
template < typename T1, typename T2 > G(~"Zt}?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0Sz iTM  
  { LA^H213N|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3l@={Ts  
} BqKh&m  
P}QuGy[  
template < typename T > VFMg$qv|_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DNaU mz  
  { v2Bks 2  
  return OpClass::execute(lt(t)); )#dP:  
} }A"%YDrNbG  
Q04iuhDO:  
} ; n300kpv  
Q pY:L  
=e,2/Ep{i  
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 *lIK?"mo  
好啦,现在才真正完美了。 `?VB)  
现在在picker里面就可以这么添加了: %G$KahxV>  
|f~p3KCfV  
template < typename Right > ,wlh0;,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &6E^<v?]  
  { M+ gYKPP  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); bd2"k;H<o  
} ;o#R(m@Lx  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ds4)Nk4%O  
}IGr%C(3%  
56m|gZcC  
94F9f^ L  
!58-3F%P  
十. bind m(8t |~S  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 A|Yq Bl  
先来分析一下一段例子 y@G5I>v  
ge[+/$(1  
swnov[0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -~ `5kO~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 xU^Flw,4  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ('xu2 ;<  
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。 g/4.^c  
我们来写个简单的。 b#.hw2?a`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 81/Bn!  
对于函数对象类的版本: $_l@k=  
!+T+BFw.  
template < typename Func > 5_nkN`x  
struct functor_trait >"S'R9t  
  { 5HioxHL  
typedef typename Func::result_type result_type; Fp06a!7<  
} ; ab' f:  
对于无参数函数的版本: VWmZ|9Ri  
  ]5'  
template < typename Ret > rBkf@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <Dt,FWWkv'  
  { rsvZi1N4w$  
typedef Ret result_type; (9$/r/-a  
} ; a)[XJLCQ  
对于单参数函数的版本: w-|i8%X  
kkFE9:[-c&  
template < typename Ret, typename V1 > D C mNxN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > xZL`<3?  
  { U^~K-!0  
typedef Ret result_type; 3`k 1  
} ; <<w $ Ur  
对于双参数函数的版本: v)+wr[Qs  
~c :e0}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > pH?VM&x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > MlsF?"H p  
  { mhp5}  
typedef Ret result_type; #* S0d1  
} ; QM9~O#rL  
等等。。。 VE6T&fz`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -(qoz8H5  
{`KgyC W:  
template < typename Func > Y+V*$73`  
struct func_return q[1H=+  
  { @C7S^|eo  
template < typename T > x-U:T.+{  
  struct result_1 @|%t<{y^I  
  { \%E Zg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )Bl% {C  
} ; 4G@vO {$  
b UAjt>+  
template < typename T1, typename T2 > IL}pVa00{n  
  struct result_2 c$?qN&X_K  
  { q uv`~qn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  -deY,%  
} ; )wpBxJ;dB}  
} ; BYVp~!u  
aAwnkQ$  
>('L2]4\v  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 h^~eTi;c]Q  
%6L!JN  
template < typename Func, typename aPicker > .pi#Z /v  
class binder_1 rd0BvQ9TK  
  { 7u!R 'D  
Func fn; OWB^24Z&3  
aPicker pk; 6H VS0  
public : 0FjSa\ZH  
Trbgg  
template < typename T > jLD=EJ  
  struct result_1 #TZYe4#f  
  { /%Rz`}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0OEyJ|g  
} ; C n\'sb{  
TxN#3m?G  
template < typename T1, typename T2 > Nh]eZ3O  
  struct result_2 cm-cwPAh  
  { /_x?PiL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k2<VUeW5  
} ; 0D|^S<z6  
vj[ .`fY  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} vsqfvx  
` B : Ydf  
template < typename T > T9RR. ng  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m,Q<4'  
  { zg)Z2?K|;u  
  return fn(pk(t)); ,Ztj  
} lY.FmF}k  
template < typename T1, typename T2 > @]Iku6d-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Rw^4S@~T  
  { }j+ZF'#  
  return fn(pk(t1, t2)); ="d}:Jl  
} 3PpycJ}  
} ; 8g(%6 ET  
3 5B0L.R  
BNQ~O^R0  
一目了然不是么? BtVuI5*h  
最后实现bind ::9U5E;!  
dL |D  
h.sH:]Z  
template < typename Func, typename aPicker > DFVaZN?~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,Tvk&<!0  
  { &P&M6v+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }/SbmW8(1  
} BV9B}IV  
&h`s:Y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A%k@75V@  
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_0wQc  
%g kR G66  
十一. phoenix U $# ?Lw  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ['tGc{4  
^0pd- n@pn  
for_each(v.begin(), v.end(), R',Q)<  
( V~+Oil6sa  
do_ =v:vc~G6  
[ !X` 5  
  cout << _1 <<   " , " }XX)U_ x  
] Ha[Bf*  
.while_( -- _1), qTj7mUk  
cout << var( " \n " ) PL@hsZty~c  
) i 'H{cN6  
); =XzrmPu  
mHM38T9C%  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: =$X5O&E3'  
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 <ZSH1~<{6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *l)_&p  
那么我们就照着这个思路来实现吧: t:eZ`6o$T\  
f<=<:+  
A0m  
template < typename Cond, typename Actor > ['~3"lK^O  
class do_while 0BMKwZg  
  { g j8rrd |  
Cond cd; Aq yR+  
Actor act; Qj.]I0d  
public : TD'RvTpl  
template < typename T > aHNR0L3$}{  
  struct result_1 $A;jl`ng  
  { umaF}}-Q{  
  typedef int result_type; 4/;hA z  
} ; ,)TtI~6Q  
9]<p  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "1FPe63\*O  
[CL.Xil=  
template < typename T > twv|,kM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Cc/h|4  
  { )e(Rf!P{  
  do X; I:i%-  
    { QkS~~|0EI>  
  act(t); ~b}a|K  
  } ZJ}9g(X..g  
  while (cd(t)); GqMa|8j  
  return   0 ; N[~{'i  
} f!%G{G^`  
} ; m5m}RWZ#  
!m"LIa#/Cs  
qB6@OS  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). s~ ||Vv!  
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。 v%v(-, _q  
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。 @ 32~#0a  
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。 QK%Nt  
下面就是产生这个functor的类: 1N6.r:wg)%  
 ?QxI2J  
zx` %)r  
template < typename Actor > f++MH]I;  
class do_while_actor 5&?[ Vt  
  { kt`_n+G  
Actor act; `EKmp|B_p_  
public : B7 PkCS&X  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~tK4C|  
ha[c<e]uo[  
template < typename Cond > !%MI9Ok  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }L mhM  
} ; s?Lx\?T  
 ?QA![  
< z':_,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 be?>C 5  
最后,是那个do_ v.iHgh  
LGnb"ZN  
pH&*5=t}  
class do_while_invoker MWdev.m:Z  
  { <PLQY  
public : a ?D]]0%  
template < typename Actor > [U5@m]>^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const KA $jG{ yq  
  { {F!/\ 2a  
  return do_while_actor < Actor > (act); ATQw=w 3W  
} m:}PVJ-"  
} do_; yMG(FAyu  
vYFtw L`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? u+/Uc:XK)  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 In[rxT~K}Q  
最后来说说怎么处理break和continue J#.f%VJ  
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。 p9>{X\eT:  
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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