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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda cVn7jxf  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Y@u{73H  
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, :"O=/p+*Us  
yZFv pw|g  
=W !m`  
,lA J{5\#  
  class filler N &p=4  
  { k=bv!T_o  
public : qg6Hk:^r  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,l7ty#j  
} ; h2aJa@;S  
Ok({Al1A,w  
}.zgVL L  
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: kC9A  
`Xmpm4 ]  
=4JVUu~Z  
+Mm0bqNN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); dGh<R|U3  
a/^Yg rC\T  
x'JfRz  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 o ohf))  
[AX).b  
#0Oqw=F  
A7_*zR @  
二. 战前分析 ,%nmCetD@  
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。 ;N"XW=F4e  
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 'A8T.BU  
Cfz1\a&V{  
zLXtj-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7P|(j<JX6'  
  /* --------------------------------------------- */ u{p\8v%7  
vector < int *> vp( 10 ); $ 9QVl  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }>frK#S  
/* --------------------------------------------- */ [S</QS!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #2HygS  
/* --------------------------------------------- */ aeBth{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); QTn-n)AE  
  /* --------------------------------------------- */ KI>7h.t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Rb#Z\e}e-  
/* --------------------------------------------- */ ]r"{G*1Q 9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `8'T*KU  
Ha C?,  
l3iL.?&Pa  
053W2Si   
看了之后,我们可以思考一些问题: ,$;CII v  
1._1, _2是什么? .=@M>TZM  
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。 4qm5`o\hb  
2._1 = 1是在做什么? eEc;w#  
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。 /CA)R26G  
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。 @#Xzk?+  
Zp__  
acGmRP9g  
三. 动工 $yFur[97C  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: B|GJboQ  
Fsq S)  
IG9Q~7@  
Cq(Xa-  
template < typename T > 7L-%5:1%  
class assignment p6HZ2Q:a  
  { ?pF;{  
T value; Z(}x7jzW  
public : )uX:f8  
assignment( const T & v) : value(v) {} Bgs~1E@8V  
template < typename T2 > iPFYG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } BEI/OGp  
} ; Gg.w-&  
v"F0$c  
'Ux_X:,:;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 s)M2Z3>+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment R<U?)8g,h~  
vy"Lsr3  
`jZX(H   
MZd\.]G@  
  class holder UxS;m4  
  { o"]eAQ  
public : !<YRocQY  
template < typename T > D{l.WlA.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @`_j't,  
  { N0qC/da1  
  return assignment < T > (t); W#lvH=y  
} f^%E]ki  
} ; y1 }d(%  
k]>k1Mi=  
YwF6/JA0^  
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: v;RQVH;,  
Kq S2  
  static holder _1; mm{U5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,jt098W  
- 5k4vx N}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j qdI=!H  
而不用手动写一个函数对象。 G1nW{vce  
<HzAh<_@F  
bL&]3n9Rwu  
v =?V{"wk!  
四. 问题分析 AngECkF-  
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。 yCkm|  
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。 b?bYPN+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 zgRP!q<9tt  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 t~a$|( 9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Q./ lX:  
:O!G{./(_  
五. 问题1:一致性 (jm.vL&5j  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| SQ Fey~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <eh(~  
jo|q,t  
struct holder C5WCRg5&  
  { kIfb!  
  // c==Oio("  
  template < typename T > L|2COX  
T &   operator ()( const T & r) const Vd/S81/  
  { ZKR z=(  
  return (T & )r; #PrV)en  
} %'t~e?d!  
} ; <bx9;1C>zd  
<?zTnue  
这样的话assignment也必须相应改动: } g*-Ty  
?V{k\1A  
template < typename Left, typename Right > kdUGmR0d  
class assignment qbEj\ b[  
  { O9|'8"AF  
Left l; epR~Rlw>2  
Right r; @1@q6@9Tu  
public : K8U Az"  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jzj{{D[^  
template < typename T2 > &CL|q+-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } '<0q"juXE  
} ; IP'igX  
@gqw]_W  
同时,holder的operator=也需要改动: r$#G%FMv  
)T64(_TE  
template < typename T > da2[   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  [;=WnG  
  { zkp Apj].  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); V{h@nhq  
} Ke ?uE  
4{DeF@@  
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。 )R^Cqo'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /,Rca1W  
;ULC|7rL  
return l(rhs) = r; ' 4~5ez|:  
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。 ?&"^\p  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?fmt@@]T?  
z/YMl3$l~  
template < typename Tp > IPO[J^#Me  
class constant_t >$mSF Jz5S  
  { $&8h=e~]-  
  const Tp t; _=L;`~=C9e  
public : Su"_1~/2S  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} x}.d`=  
template < typename T > A(n=kx  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const s\W  
  { M?B(<j1Ri  
  return t; Z% ;4Ed  
} |"yf@^kdC  
} ; V./w06;0  
#eC;3Kq#-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;:c%l.Y2  
下面就可以修改holder的operator=了 M_1Tx  
<KwK tgzs  
template < typename T > Uk:.2%S2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @LKG\zYBu  
  { Q==v!"Gi|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @E}X-r.^f  
} VK'T[5e  
,%h!%nz!  
同时也要修改assignment的operator() R9l7CJM@  
+ |qfgi  
template < typename T2 > h_~|O [5|)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -(w~LT$ "  
现在代码看起来就很一致了。 zw: C*sY  
F4rKFMr  
六. 问题2:链式操作 ^ 6.lb\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 sJb)HQ,7x  
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。 Y_@"v#,  
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。 WkaR{{nM  
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。 U+;>S$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2Nn1-wdhb  
T@|l@xm~L  
template < typename T > 9>Uq$B  
struct result_1 .H^P2tp  
  { `.'i V[fr  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +SQjX7] %  
} ; nnE_OK!}T  
FxfL+}?Q  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ^$IZLM?E~  
k=7Gr;;l=p  
template < typename T > ,<3uc  
struct   ref p08kZ  
  { *sw-eyn(  
typedef T & reference; ^5]u BOv  
} ; iS"8X#[]N  
template < typename T >  gt_X AH  
struct   ref < T &> A)z PaXZ  
  { HmExfW  
typedef T & reference; ^IGyuj0]jG  
} ; %X9b=%'+  
-+}5ma  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: x pTDYF  
T|@#w%c''  
template < typename T > rKzlK 'U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const >`89N'lZBm  
  { MCeu0e^)  
  return l(t) = r(t); L}W1*L$;<  
} )4ilCS&  
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。 S= -M3fP~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ejklpa ./  
$(gGoL<  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 &Vt2be*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1TNz&=e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~XUOWY75  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 uxO J3  
最后的布局是: 0/\PZX+  
                Add {pDTy7!Hs  
              /   \ UP;Q=t  
            Divide   5 dk_,YU'z  
            /   \ [5Fd P0  
          _1     3 >?5xDbRj  
似乎一切都解决了?不。 qO-C%p [5  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 k&) K(  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 xQJIM.  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: x _==Ss  
8xF)_UV  
template < typename Right > h2wN<dJCM  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r<*O  
Right & rt) const 6F`qi:a+  
  { W]]q=c%2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zF5q=9 4$  
} 53 @oP  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (*,8KLV_i  
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。 B0oxCc/'sZ  
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。 y"^yYO  
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。 S _!hsY  
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。 V+lRi"m?|  
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? FY]pv6@  
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&`!|X-=R  
AnNP Ti  
template < class Action > ^m*3&x8  
class picker : public Action Y@Y`gF6F  
  { #{!O,`qD  
public : vsKl#R B  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (I4y[jnD  
  // all the operator overloaded iTh xVD  
} ; H]s4% 9T  
2;G98H  
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。 Kax#OYLpg  
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: K@HQrv<  
+W9]ED  
template < typename Right > W57&\PXYn  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const kMy<G8 s  
  { nv"G;W  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '61i2\[lZQ  
} 9x=3W?K:,  
Z>8eD|m%2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -kl;!:'.3  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 <_9!  
nfX12y_SXL  
template < typename T >   struct picker_maker 2"@Ft()]  
  { IAI(Ix  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &5u BNpH  
} ; *g1L$FBG  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > dK.R[ aQ  
  { ]:&n-&@L  
typedef picker < T > result; gN?0m4[$i  
} ; lEHwZ<je  
c3] C:t+  
下面总的结构就有了: R:A'&;S  
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。 I!0JG`&  
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。 JSgpb ?(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 FI{AZb_'  
至此链式操作完美实现。 HT"gT2U+  
1}!L][(  
, /&Z3e  
七. 问题3 @`wn<%o$  
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。 |5,<jyp  
IaLMWoh  
template < typename T1, typename T2 > QH~Jy*\+PX  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G>%AZr{M  
  { $n-Af0tK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -`7$Qu 2  
} !\;:36B#6  
\ZS TKi?  
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: rB%y6P B  
|SQ|qbe=  
template < typename T1, typename T2 > CWi8Fv  
struct result_2 0(gq; H5x'  
  { B3mS]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *Y%Jl o  
} ; n'K6vW3  
FXahZW~Ol  
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? Uoj i@  
这个差事就留给了holder自己。 6tn+m54_  
     sTkkM9  
(a.1M8v+Sg  
template < int Order > )eYDQA>J  
class holder; !>n|c$=;qk  
template <> /p)F>WR  
class holder < 1 > Zu21L3  
  { b9Y_!Qe  
public : -$JO8'TP  
template < typename T > q8xd*--#  
  struct result_1 hj!+HHYSk  
  { k4{:9zL1#?  
  typedef T & result; B +Aj*\Y.  
} ; =e BmBn  
template < typename T1, typename T2 > 7,'kpyCj  
  struct result_2 y-B=W]E  
  { Hi7y(h?wj  
  typedef T1 & result; 81F,Y)x.  
} ; l Y'N4x7n  
template < typename T > Izo!rC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const eLfvMPVo  
  { JA^v  
  return (T & )r; dMvp&M\\'  
} nY_?Jq  
template < typename T1, typename T2 > + E5=$`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const pSfYu=#f  
  { f:woP7FP  
  return (T1 & )r1; 1] #9  
} 2) ?q 58  
} ; WVX`<  
^jD1vUL 2:  
template <> WeMAe w/d  
class holder < 2 > w? LrJ37u  
  { 8SC%O\,  
public : wLJ]&puwm  
template < typename T > :%X Ls,  
  struct result_1 2e1]}wlK  
  { Vz%OV}\  
  typedef T & result; A\QJLWBv^$  
} ; 7:Zt uc]  
template < typename T1, typename T2 > t'1Y@e  
  struct result_2 }Hcx=}j  
  { Gy"%R-j7  
  typedef T2 & result; U \oy8FZ  
} ; #X`8dnQZ  
template < typename T > M\D]ml~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #=,imsW)  
  { nFM@@oA  
  return (T & )r; DN8}gl VxV  
} 9$1)k;ChP/  
template < typename T1, typename T2 > E D"!n-Hq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E167=BD9<  
  { T!2=*~A  
  return (T2 & )r2; izZ=d5+K  
} l7}g^\I  
} ; @jy41eIo  
.Zmp ,  
NwlU%{7W6  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 q]% T:A=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: p9qKLJ*.C  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: p(JlvJjo  
aM=D84@  
return l(i, j) = r(i, j); ?KE$r~dn  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) OMrc_)he\  
OJO!FH)  
  return ( int & )i; Y&.UIosWb  
  return ( int & )j; !mJo'K  
最后执行i = j; , YW|n:X  
可见,参数被正确的选择了。 Ao9R:|9  
S:bC[}  
e Y$qV}  
0CExY9@Wq  
&1|?BZv  
八. 中期总结 '0RwO[A#1  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: G"SBYU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ';B#Gx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]wVk+%e  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor TbvtqM 0  
^jE8+h  
3_$w| ET  
f3MRD4+-  
&&> tf%[  
#qBr/+b  
九. 简化 ]0V}D,V($  
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。 #Pk$L+C  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 w'Tq3-%V  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: PmpNAVE'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 iBg3mc@OO  
  +-*/&|^等 .="bzgC3A  
2. 返回引用。 )cJ#-M2  
  =,各种复合赋值等 }_'IE1bA  
3. 返回固定类型。 / ~ %KVe  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) fxcc<h4  
4. 原样返回。 CY:d`4  
  operator, (N-RIk73/O  
5. 返回解引用的类型。 dihjpI_  
  operator*(单目) |SZo' 6  
6. 返回地址。 2}6%qgnT-  
  operator&(单目) =wWpP-J&  
7. 下表访问返回类型。 Sl2iz?   
  operator[] -fI`3#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }L=/A7Nk>  
  operator<<和operator>> &)d$t'7p  
y9H% Xl  
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。 xM>W2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Uu s.  
B!]2Se2G  
template < typename Left > 6fo3:P*O  
struct value_return )-15 N  
  { S0,R_d')  
template < typename T > Bq\F?zk<  
  struct result_1 g#]" hn  
  { B(g_Gm<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; MM_k ]-7  
} ; ))kF<A_MK  
`>Tu|3%\  
template < typename T1, typename T2 > tc ;'oMUP  
  struct result_2 Rk<@?(l!6x  
  { :$;Fhf<5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; C@ZK~Y_g  
} ; 3981ie  
} ; d_UN0YT<  
Ks^6.)  
?lGG|9J\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (tah]Bx  
(/d5UIM{&  
下面我们来剥离functor中的operator() P9Yy9_a|x  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 8 ;d$54 b  
<P[T!gST  
return l(t) op r(t) >zsid:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) f ),TO  
return op l(t) |:[tNs*,O  
return op l(t1, t2) RoA?p;]<  
return l(t) op <~ad:[  
return l(t1, t2) op `pf4X/Py  
return l(t)[r(t)] $n^ MD_1!  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <9E0iz+j  
<U5wB]]  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: b5$Jf jI  
单目: return f(l(t), r(t)); F^"_TV0va  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); OMhef,,H  
双目: return f(l(t)); Ds #/  
return f(l(t1, t2)); FMNm,O]  
下面就是f的实现,以operator/为例 OaJB=J%  
0N[&3Ee8  
struct meta_divide d2oh/j6`TA  
  { D0k 8^  
template < typename T1, typename T2 > e0@ 6Pd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;k"Bse!/  
  { 5$DHn ]  
  return t1 / t2; q"O.Cbk  
} ^4r73ak/):  
} ; #_lt~^ 6  
C{sLz9  
这个工作可以让宏来做: iHwLZ[O{  
[U}+sTQ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [Vd[-  
template < typename T1, typename T2 > \ ] h-,o R?e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; q)H1pwxD  
以后可以直接用 ,fK3ZC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "|;:>{JC  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 sw A+f   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Hsih[f  
ZX ?yL>4  
D3|oOOoG  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 4h5g'!9-g  
b'VV'+|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7g R@$(1Z  
class unary_op : public Rettype 4&8Gr0C  
  { ,yd MU\so(  
    Left l; ]| N3eu  
public : 4}_O`Uxh  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Gl1jxxd  
VrZ>bma;  
template < typename T > "UEv&mQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RoCfJ65  
      { 0|R# Tb;Y  
      return FuncType::execute(l(t)); [: xiZ  
    } ~m|Mg9-  
KIR'$ 6pn~  
    template < typename T1, typename T2 > QO"oEgB`+Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h;=6VgXZ  
      { : ^ 8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (`SRJ$~f  
    } | 8qBm  
} ; v9Xp97J2  
\Mg`(,kwe  
[tMZ G%h  
同样还可以申明一个binary_op f|y:vpd%  
J=pztASt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *Zm^ ~Vo  
class binary_op : public Rettype )tCX y4  
  { Hm+ODv9  
    Left l; D")_;NLE1  
Right r; Lh.`C7]  
public : S1D@vnZ3O\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  8q1wHZ  
]skkoM  
template < typename T > ?"z]A7<Hj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V5p= mmnA,  
      { -P&6L\V  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "V&+7"Q  
    } b;)~wU=  
0afei4i~N  
    template < typename T1, typename T2 > p7:{^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /y^7p9Z`  
      { ?$e9<lsQq)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `DT3x{}_S  
    } 8k(P,o  
} ; vD 5vbl  
WM)-J^)BJ  
qF 9NQ;  
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 {O|'U'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {EdH$l>94  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `vc "Q/  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 #2`D`>7456  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *D'$"@w3  
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。。。 ='TE,et@d  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 XQ4G)  
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) w[6J `   
下面是修改过的unary_op ;<0LXYL;  
>5Wlc$bc  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9b?SHzAa  
class unary_op !"+'A)Nve  
  { iS5W>1]  
Left l; G;f/Tch  
  N{-]F|XX  
public : _z[#}d;k  
P ~PIMkt  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ORu2V# Z[  
[o*7FEM|<  
template < typename T > 4mn&4e  
  struct result_1 &K/FyY5  
  { )P7)0c  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [frq  'c  
} ; %T7nO%p  
5s{ABJ\@V  
template < typename T1, typename T2 > #z1H8CFL"  
  struct result_2 w,R[C\#J  
  { w&xDOyW]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O$IjN x  
} ; ;(}V"i7Hu  
Z'H5,)j0R  
template < typename T1, typename T2 > Jk0r&t7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9:I6( Zv0  
  { eHDef  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Tr^nkD{  
} KRjV}\}  
4e;QiTj  
template < typename T > 9}z0J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LHJ":^  
  { ~Y.tz`2D  
  return OpClass::execute(lt(t)); f<A5?eKw  
} W d0NT@  
^[15&T5  
} ; * !^<m0  
`Y?87f:SP  
|AC1\)2tT  
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 )Fb>8<%  
好啦,现在才真正完美了。 fABe  
现在在picker里面就可以这么添加了: Kt0(gQOr0  
?'"X"@r5  
template < typename Right > *6(kbes  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const f-n z{U  
  { g R nOd  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); kp\\"+,VC  
} Ged[#Q  
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。 eSW{Cb  
1He{v#  
W5#611  
jSc#+_y  
(@WA1oNG  
十. bind S(:l+JP  
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。 w\}?(uO  
先来分析一下一段例子 >[6{LAe~hp  
Ngg?@pG0y  
!;_H$r0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,.gQ^^+=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 UJs$q\#RO  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 gl&5l1&  
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。 ]\ngX;h8G  
我们来写个简单的。 tTU=+*Io  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )!tK[K?5  
对于函数对象类的版本: =vT<EW}[  
fg#x7v4O  
template < typename Func > CIVnCy z  
struct functor_trait 1wW)tNKIF  
  { _20#2i&  
typedef typename Func::result_type result_type; i_][P TH  
} ; dJ?XPo"Cm=  
对于无参数函数的版本: z6py"J@  
/.M+fr S  
template < typename Ret > N N|u_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ud fe  
  { q$G,KRy/  
typedef Ret result_type; E\m5%bK\B  
} ; M,}|tsL  
对于单参数函数的版本: Blq8H"3!:  
WL+]4Wiz  
template < typename Ret, typename V1 > fIGFHZy,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ^t7x84jhL  
  { H'F6$ypoS  
typedef Ret result_type; (Z5##dS3  
} ; @E.k/G!~Nb  
对于双参数函数的版本: b|z g<  
e?bYjJ q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ET];%~ ^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >yJ9U,Y  
  { ~XeFOM q  
typedef Ret result_type; Quf_'  
} ; )bx_;9Y{  
等等。。。 :fk2]{KTL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1009ES7*  
oUQ07z\C  
template < typename Func > ?X?&~3iD%  
struct func_return `pd&se'p  
  { S(aZ4{a@  
template < typename T > q2:K 4  
  struct result_1 *)]"27^  
  { fFjH "2WD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3?E8\^N\n  
} ; Jx#k,Z4  
0ult7s}  
template < typename T1, typename T2 > P'MY[&|mM'  
  struct result_2 >!6i3E^  
  { V 0nn4dVO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kX:tc   
} ; H&b3{yOa  
} ; )rLMIk  
Nx#4W1B[`H  
x_|F|9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~7!7\i,Y8\  
5BR5X\f0  
template < typename Func, typename aPicker > _ .i3,-l)  
class binder_1 @5) 8L/[l  
  { xyr+_k-x&q  
Func fn; k#bu#YZk  
aPicker pk; QCPID:  
public : FI8Oz,  
}B7K@Wu#  
template < typename T > Cc?TSZ8[  
  struct result_1 I &*_,d  
  { ~8|t*@D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :T3/yd62N  
} ; W\f9jfD  
(yo;NKq,@  
template < typename T1, typename T2 > (SVWdgb  
  struct result_2 N?dvuB  
  { HmK*bZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9s +z B  
} ; +D#Zn!P  
uR6w|e`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Wl^R8w#Z$  
m"c :"I6  
template < typename T > 4(?G6y)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h  x6;YV  
  { 52zGJ I*  
  return fn(pk(t)); `nR%Cav,U  
} t<:D@J]a  
template < typename T1, typename T2 > /W#O +  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 04!(okubyp  
  { #n\C |  
  return fn(pk(t1, t2)); rg(lCL&:S  
} Uh.Zi3X6}6  
} ; $3=:E36K  
(UNtRz'=;  
B6Ej{q^k,  
一目了然不是么? uQLlA&I"  
最后实现bind Y^"4?96  
V's:>;  
XC15K@K  
template < typename Func, typename aPicker > VVWM9x  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) q&'Lbxc>c  
  { P,gdnV ^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 151tXSzLT  
} ]Pn !nSg  
f7}"lG]q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;@ WV-bLe  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 WKA'=,`v  
u"$a>S_  
十一. phoenix 0BkV/v1Uc  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: MQ][mMM;w  
j&6 jRX  
for_each(v.begin(), v.end(), E(<LvMiCa  
( +V v+K(lh$  
do_ zvv:dC/p<  
[ )He#K+[}^4  
  cout << _1 <<   " , " B'>*[!A  
] bm&87  
.while_( -- _1), guN4-gGDr<  
cout << var( " \n " ) c)C5KaiPG  
) #:3r4J%+~  
); %IpSK 0<Sp  
Mj0Cat=  
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: p}]q d4j  
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 >Pe:I  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 P#GD?FUc  
那么我们就照着这个思路来实现吧: w#PZu+  
ZofHi c  
dhRJg"vrQ  
template < typename Cond, typename Actor > 7INk_2  
class do_while X7aXxPCq1  
  { 6(56,i<#/  
Cond cd; & %}/AoU  
Actor act; VlW9UF-W  
public : 'zSgCgCHX8  
template < typename T > Rag iV6c  
  struct result_1 2?i\@r@E|  
  { [ET6(_=b  
  typedef int result_type; DM7}&~  
} ; 1JTbCS  
&jts:^N>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #dJ 2Q_2  
>?XbU}  
template < typename T > % mn />  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rFag@Z"["  
  { #!!AbuhzK{  
  do <4F7@q, V  
    { ;:#U 6?=t  
  act(t); c]Unbm^w  
  } &>}.RX]t  
  while (cd(t)); ;cSGlE |  
  return   0 ; GXb47_b^  
} `ypL]$cW  
} ; |paP<$  
`\FI7s3b  
|n P_<9[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). P!\hnm)%4  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 lC9S\s  
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。 {Qtq7q.  
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。 6c\DJD  
下面就是产生这个functor的类: :zL393(  
oXc/#{NC  
j8 H Oc(  
template < typename Actor > [%.18FWI  
class do_while_actor _%IqjJO{=r  
  { rnvQ<671W  
Actor act; >_Uj?F:  
public : k8&FDz  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} >a]t<  
' Js?N  
template < typename Cond > z}5<$K_U  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  {;RF  
} ; ^tE_LL+ji|  
ZH-5 Qy_  
ce5nG0@#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 oa0X5}D  
最后,是那个do_ &tBA^igXK  
 R<&FhT]  
Zd<[=%d  
class do_while_invoker 6+%-GgPf  
  { %_tk7x  
public : Pf8u/?/  
template < typename Actor > fNxw&ke8&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const EhXiv#CZ  
  { e{t=>vry  
  return do_while_actor < Actor > (act); i| xt f  
} P0#`anUr1  
} do_; ^g]xU1] *  
=x4a~=HX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? XM!M%.0WS  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *]!l%Uf%  
最后来说说怎么处理break和continue (UzPklkZ  
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。 _<u;4RO(s  
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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