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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda p+t79F.js  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3U_,4qf  
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, c`F~vrr)X  
2l8TX#K  
3 ;N+5*-  
tn"n~;Bh?:  
  class filler Hq>"rrVhx  
  { H.n+CR  
public : }Q=@$YIesD  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wva| TZ  
} ; ,X&(BQj h  
cNd;qO0$  
4X()D {uR  
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: %Ob#GA+  
!%1=|PX_  
pejG%pJ  
EYsf<8cl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Z7Y+rP[l  
U#7moS'r  
hDP&~Mk  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ? >\JX  
A3!xYG=+  
:epjJ1mW  
OLl?1  
二. 战前分析 Dd=iYM m7  
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。 aS7%x>.A!  
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 x+X^K_*  
W=$cQ(x4Z  
P+h p'YK1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #nzVgV]  
  /* --------------------------------------------- */  .L vg $d  
vector < int *> vp( 10 ); bsn.HT"5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /.Fvl;!J;  
/* --------------------------------------------- */ ,pg\5b  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $PNS`@B  
/* --------------------------------------------- */ JyfWy  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); d{gj8  
  /* --------------------------------------------- */ RH"&B`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .;:jGe(  
/* --------------------------------------------- */ /F3bZ3F  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); FTA[O.tiG  
|.qK69  
/.[;u1z"^  
1 Ar6hA  
看了之后,我们可以思考一些问题: `4&a"`&$  
1._1, _2是什么? 9uRs@]i  
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。 lwhVP$q}  
2._1 = 1是在做什么? !alO,P%>r  
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。 6pKb!JJ  
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。 !R`)S7!  
'/h~O@Rw  
S>'S4MJE`  
三. 动工 _kJ?mTk  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: gk*Md+  
DH5]Kzb/  
=LsW\.T6  
9AbSt&#  
template < typename T > M[Kk43;QY!  
class assignment //ZYN2lT4  
  { z;74(5?q  
T value; b')Lj]%;k  
public : =,UuQJ,l  
assignment( const T & v) : value(v) {} l5}b.B^w  
template < typename T2 > \k8|3Y~g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9qqzCMrI0e  
} ; d- wbZ)BR  
&>0ape  
$_5@ NOZ,M  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 HLP nbI-+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment JLZ[sWP='  
LvtZZX6!  
nmc5c/C|-I  
_;M46o%h  
  class holder c<(LXf+61  
  { )/:r $n7  
public : 8" x+^  
template < typename T > HifU65"8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const a9OJC4\  
  { yXpU)|o  
  return assignment < T > (t); 0UHX Li47Y  
} B;ro(R  
} ; Gm]]Z_  
T{L{<+9%  
SiM1Go}#  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: g.cD3N  
#ilU(39e  
  static holder _1; )bM #s">Y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 D>YbL0K>X~  
jMT];%$[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); icX$<lD  
而不用手动写一个函数对象。 6L2Si4OGjG  
vfh0aW-O  
\[-z4Fxg|'  
LEUD6 M+~t  
四. 问题分析 !*U#,qY  
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:d\M3  
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。 0B4&!J  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `$X|VAS2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8@S5P$b};  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 xSQ0]vE  
f +#  
五. 问题1:一致性 bwo{ Lw~  
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?| CD]2a@j {  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (,J`!Y hS  
aWLeyXsAu  
struct holder WF6'mg^^?  
  { 'm;M+:l 6  
  // GisI/Ir[  
  template < typename T > "/EE$eU  
T &   operator ()( const T & r) const *L%i-Wg"  
  { B>^5h?(lt  
  return (T & )r; +18)e;   
} Y'.WO[dgf  
} ; ~okIiC]#  
bi fi02  
这样的话assignment也必须相应改动: xELnik_L2  
.CrrjS w  
template < typename Left, typename Right > ~)S Q{eK?&  
class assignment H& #Od?  
  { H3#xBn>9  
Left l; -V'`;zE6  
Right r; yqg&dq  
public : "hRY+{m  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [N|/d#  
template < typename T2 > -zeodv7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } j15TavjGh  
} ; ^UF]%qqOn  
&wZ ggp  
同时,holder的operator=也需要改动: I<w`+<o(  
!n=@(bT*wT  
template < typename T > cU y,q]PO  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const A%VBBvk  
  { ;x[F4d  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,RkL|'1l  
} ;|2h&8yX(/  
sP0pw]!  
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。 s[yIvlHw`  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 u@`)u#  
mGQgy[gX  
return l(rhs) = r; N.J;/!%!  
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。 Tl#Jf3XY}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: I5"ew=x#  
M y:9  
template < typename Tp > CS 7"mE`{  
class constant_t  s*gyk  
  { z.H*"r  
  const Tp t; XUD/\MoV  
public : Y$^x.^dT,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} s$Il;  
template < typename T > {__Z\D2I  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7'[C+/:  
  { #]s>  
  return t; Z\=].[,w4  
} ~P*t_cpZ  
} ; lN,8(n?g  
L3Leb%,!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8gap _qTo  
下面就可以修改holder的operator=了 %6`{KT?  
r9Ux=W\  
template < typename T > 2Yx6.e<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `_]Z#X&&h  
  { >'i d/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \/jr0):  
} v+Vpak9|  
[aF?1KxNMt  
同时也要修改assignment的operator() mMqT-jT  
-aiQp@^/J  
template < typename T2 > G"jKYW  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =&*:)  
现在代码看起来就很一致了。 e`Xy!@`_  
Sti)YCXH  
六. 问题2:链式操作 yQ4]LyS  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 XA~Rn>7&H  
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。 <zN  
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。 '0|AtO77  
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$z)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d"nz/$  
j.$#10*:  
template < typename T > lz!F{mR  
struct result_1 s-eC')w~E  
  { 0s = h*"[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0 &U,WA  
} ; JMu|$"o&{  
%S8e:kc6  
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: UA[2R1}d  
,\;;1Kq  
template < typename T > 'Y+AU#1~H  
struct   ref ?lv{;4BC  
  { zCD?5*7  
typedef T & reference; cL&V2I5O  
} ; Q5e ,[1  
template < typename T > %t0Fx  
struct   ref < T &> R@``MC0  
  { buo_H@@p{s  
typedef T & reference; rt%.IQdY  
} ; *b?C%a9  
DCb\ =E  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: rE"`q1b#  
ZVpMR0!  
template < typename T > [ADr _  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 9`\hG%F  
  { v*5n$UFV  
  return l(t) = r(t); -6MgC9]  
} 4-[L^1%S[  
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。 8WU UE=p  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [~ bfM6Jw  
vy#n7hdCc  
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 wKhuUZj{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4KE"r F  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 SU"-%}~O#,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 CGIcuHp  
最后的布局是: $]4^ENkI  
                Add ll {jE  
              /   \ 22|eiW/a  
            Divide   5 vV1F|  
            /   \ p5^,3&  
          _1     3 h&J6  
似乎一切都解决了?不。 n6; jIf|  
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。 i TY4X:x  
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。 SF61rm  
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: .ag4i;hS8  
i8I%}8  
template < typename Right > >#B%gxff  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const gd[jYej'RP  
Right & rt) const KotJ,s]B  
  { o)'T#uK  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); EA%(+tJ^0  
} E;~gQ6vAI  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *52*IRH  
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。 go/]+vD  
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。 5n1;@Vr  
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。 xL4qt=  
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。 !o 2" th  
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? .Vux~A  
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: Ev IL[\Dy  
!<]%V]5[_  
template < class Action >  W-@A  
class picker : public Action !!_K|}QOE  
  { 9@Yk8  
public : S2K_>kvG)~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s M({u/  
  // all the operator overloaded >e*m8gm#  
} ; !v^D}P 3Y  
~fB: >ceD  
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。 Q,Vv  
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: d<. hkNN  
elb|=J`M0  
template < typename Right > ?U~C= F?K  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]y@8mb&  
  { K8doYN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n'0^l?V  
} dlN(_6>b  
aOfL;I  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =:[Jz1M5  
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。 WV!qG6\W  
Rj9z '?a9  
template < typename T >   struct picker_maker VYkOJAEBg  
  { -_.)~ )P  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *PE 1)bF  
} ;  @jO3+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > j]}A"8=1  
  { d/Xbk%`p  
typedef picker < T > result; cu(2BDfiL  
} ; 2V_C_5)1  
Y$!K<c k  
下面总的结构就有了: 8I04Nx  
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。 oAe]/j$  
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。 xn1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 G!k&'{2  
至此链式操作完美实现。 vG O-a2Z  
Y8`4K*58%  
B:)9hF?o@  
七. 问题3 fLL_{o0T  
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。 |{+D65R  
#9}E@GGs  
template < typename T1, typename T2 > ^kxkP}[Z.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $'dJ+@  
  { :\L{S  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); VdQ}G!d  
} AU}e^1h  
6+BR5Nr  
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: /J`8Gk59  
5#s?rA%u  
template < typename T1, typename T2 > f:\jPkf'  
struct result_2 &Qy_= -]  
  { Ji4c8*&Jpc  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; z+FhWze  
} ; LEvdPG$)  
G`PSb<h\oc  
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? mm\Jf  
这个差事就留给了holder自己。 `o yz"07m  
    ct=|y(_  
NqvL,~1G  
template < int Order > H7?C>+ay  
class holder; 0[TZ$<v"  
template <> lZZ4 O(  
class holder < 1 > Cq;t;qN,nQ  
  { !=--pb  
public : GM|gm-t<@  
template < typename T > gBUtv|(@>[  
  struct result_1 o!^':mll  
  { Lg pj<H[  
  typedef T & result; G^!20`p:  
} ; ]R\k@a|G  
template < typename T1, typename T2 > L)&?$V  
  struct result_2 6tB-  
  { z6S N  
  typedef T1 & result; q3JoU/Sf  
} ; EC$wi|i  
template < typename T > bVSa}&*kM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x0@J~ _0  
  { (p26TN;*$5  
  return (T & )r; %h 6?/  
} OsPx-|f S~  
template < typename T1, typename T2 > zI8Q "b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A>(m}P  
  { n c:^)G  
  return (T1 & )r1; &N GYV  
} RN238]K  
} ; {EGiGwpf  
%ribxgmd  
template <> , fFB.q"  
class holder < 2 > X+;Ivx  
  { sy+1xnz  
public : )(TaVHJR  
template < typename T > ~?m';  
  struct result_1 Yv }G"-=  
  { Brr{iBz*"  
  typedef T & result; &F9BaJ  
} ; u*Z>&]W_  
template < typename T1, typename T2 > 7'Y 3T[  
  struct result_2 VI0^Zq!6R  
  { +'Pl?QyH  
  typedef T2 & result; C%t~?jEK~^  
} ; VlRN  
template < typename T > YlwCl4hq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |`_qmk[:R  
  { ?Q[uIQ?dV  
  return (T & )r; //]g78]=O  
} lHv;C*(_=  
template < typename T1, typename T2 > 8hba3L_Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xOP%SF  
  { |8PUmax  
  return (T2 & )r2; `Gzukh  
} ))|Wm}  
} ; ^_#0\f  
\k/ N/&;  
oh:q:St  
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> >。  XWV)   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~4y&]:I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: F&.iY0Pt  
I=6\z^:  
return l(i, j) = r(i, j); $cEl6(66iX  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]#P9.c_}  
o0^..f  
  return ( int & )i; ,$EM3   
  return ( int & )j; >[B}eS>  
最后执行i = j; ZQ9!k* ^  
可见,参数被正确的选择了。 V|KYkEl r1  
'; ,DgR;'  
ne] |\]  
}GJIM|7^  
N ncur]  
八. 中期总结 B~QX{  
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: EQ'iyXhEe  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .^j #gE&B  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Pf;'eOdp  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor jnsV'@v8Nj  
EGL1[7It`  
ojU:RRr4l$  
0"7 xCx  
e^Q$Tog<  
|>@Gbgw^M  
九. 简化 >;kCcfS3ct  
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。 =)vmX0vL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 /fbI4&SB!  
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: $7eO33Bm  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 i71 ,  
  +-*/&|^等  hX?L/yf  
2. 返回引用。 !cPiH6eO  
  =,各种复合赋值等 IXNcn@tN  
3. 返回固定类型。 < gB>j\:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) h\".TySz  
4. 原样返回。 4wh_ iO  
  operator, Jaz|b`KDj  
5. 返回解引用的类型。 Wm$( b2t  
  operator*(单目) N|K,{ p^li  
6. 返回地址。 j@1cllJkh  
  operator&(单目) eWzD'3h^  
7. 下表访问返回类型。 H7n5k,  
  operator[] eKi/Mt  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 yG|^-O}L  
  operator<<和operator>> 5!u.w  
r2H \B,_  
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。 &SfJwdG*=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |#8u:rguy  
Q3> 3!FAO  
template < typename Left > </F@ 5*  
struct value_return )k@W 6N  
  { /Y@^B,6 \  
template < typename T > yep`~``_  
  struct result_1 DqyJ]}|  
  { FJKW=1 =,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g3Q]W(F%$  
} ; X{zg-k(@  
(e sTb,  
template < typename T1, typename T2 > 9 X}F{!p~1  
  struct result_2 JF!?i6V  
  { ~6m-2-14q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; uqwB`<>KJ  
} ; zJJ KLr;  
} ; P5/K?I~/So  
7sKN`  
$s<,xY 9  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &}wr N(?w  
J.Mj76\_  
下面我们来剥离functor中的operator() >(5*y=\i  
首先operator里面的代码全是下面的形式: E6a$c`H@?  
T)wc{C9w  
return l(t) op r(t) m<)0 XE6w  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Z&FC:4!!  
return op l(t) g*C&Pr3  
return op l(t1, t2) :acnrW>i[@  
return l(t) op 08AC 9  
return l(t1, t2) op {Ts@#V=:  
return l(t)[r(t)] N<o3pX2i]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ._@Scd  
U;Z6o1G  
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: Jcf'Zw"\  
单目: return f(l(t), r(t)); vRa|lGeW  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); p6m]( Jg  
双目: return f(l(t)); *n mr4Q'v{  
return f(l(t1, t2)); #~?Q?"  
下面就是f的实现,以operator/为例 g+Vfd(e  
jqxeON  
struct meta_divide Q!K@  
  { YSwAu,$jf  
template < typename T1, typename T2 > !Cxo4Twg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1~:7W  
  { (\m4o   
  return t1 / t2; jv7-i'I@  
} bK;I:JK3  
} ; hZ|*=/3k  
eq.K77El{J  
这个工作可以让宏来做: #g[jwl'  
N),bhYS]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hR,VE'A  
template < typename T1, typename T2 > \ }Kc[pp|9<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Ug>yTc_(7  
以后可以直接用 !xmvCH=2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) WccTR aq  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ^$qr6+  
(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。。。) z-fP #.  
[uK*=K/v  
] -"~?  
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 A6ipA /_  
P5s'cPX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J'^H@L/E  
class unary_op : public Rettype Dyv 6K_,  
  { v}p'vh^8B  
    Left l; h|OqM:J;  
public : -1).'aJ^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K3*8JF7_F  
0<*R 0  
template < typename T > O{Bll;C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yf`Nh  
      { `tA~"J$32l  
      return FuncType::execute(l(t)); K] ;`  
    } j`jF{k b  
!4-B xeNY\  
    template < typename T1, typename T2 > 3wZA,Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HqNM31)  
      { N,U<.{T=A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); bM7y}P5`1  
    } o C0K!{R*  
} ; [=*c8  
's]I:06A  
l H:Y8j  
同样还可以申明一个binary_op gi!{y   
2mUq$kws  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SK f9 yS#  
class binary_op : public Rettype ut z.  
  { =" Q5Z6W  
    Left l; lZoy(kdc  
Right r; \.h!'nfF  
public : Xv ;} !z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z)E[Bv=  
k( l  
template < typename T > &?L K>QV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )>,; GVu"  
      { .ko8`J%%M  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1_JtD|Jy  
    } df@IC@`pB  
fNb2>1  
    template < typename T1, typename T2 > heQ<%NIA"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N-* ^V^V  
      { )IUeWR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); vg@kPuOiO  
    } uNnx i  
} ; L3[r7 b  
[/_M!&zz2  
H^y%Bi&^  
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 ;/gH6Z?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !ceT>i90h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5Y<O  
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。 Hc.r/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! pzcV[E1  
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。。。 L ;5R*)t  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 q{D_p[q  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) b0W~*s [4  
下面是修改过的unary_op )Los\6PRn  
r|!w,>.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9MfBsp}c  
class unary_op E?%SOU<  
  { ')C %CAYW  
Left l; ^6&?R?y  
  x3ds{Z$,>(  
public : GFM $1}  
>q+o MrU  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &k'J5YHm8H  
>y&Db  
template < typename T > f-6hcd@Ca  
  struct result_1 E`vCYhf{  
  { nNuv 0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ay?;0w0  
} ; T}DP35dBzE  
r9!jIkILz  
template < typename T1, typename T2 > 9 Yv;Dom  
  struct result_2 uJ:'<dJ  
  { @C[]o.r  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y1 e>P  
} ; !uaV6K  
6ww4ZH?j  
template < typename T1, typename T2 > k.Tu#7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .hI3Uv8[  
  { Yphru"\$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1rs`|iX5  
} O'tVZ!C#J  
#i$/qk= N  
template < typename T > E]G#"EV!Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^kg[n908Nw  
  { w74 )kIi  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^`0^|u=  
} CXC,@T  
QcZ*dI7]:  
} ; l| 1O9I0Gd  
/?<tjK' "H  
*#ccz  
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 =HJ)!(  
好啦,现在才真正完美了。 tqI]S X  
现在在picker里面就可以这么添加了: V&7jd7 2{  
W i a%rm  
template < typename Right > tI651Wm9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5sbMp;ZM  
  { V6)e Jy  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); bWc3a  
} Y\e,#y  
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。 ]Z/<H P$#  
z#qlu=  
\i Ylh HD  
M%dJqwH5{  
s>}ScJZK  
十. bind =,Y i" E  
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。 Pba 6Ay6B  
先来分析一下一段例子 4F_*,_Y  
/I[?TsXp  
h-0sDt pR  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 'FB?#C%U  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6=V&3|"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 T /iKz  
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。 jJ^p ?  
我们来写个简单的。 VCOz?Y*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: y*ae 5=6(  
对于函数对象类的版本: LKtug>Me  
~udi=J |  
template < typename Func > b"U{@  
struct functor_trait ')pXQ  
  { unE h  
typedef typename Func::result_type result_type; D ff0$06Nq  
} ; , sEu[m  
对于无参数函数的版本: XA8{N  
X+l &MD  
template < typename Ret > $JKR,   
struct functor_trait < Ret ( * )() > .~#<>  
  { rLMjN#`^  
typedef Ret result_type; <DG=qP6O  
} ; VgfA&?4[  
对于单参数函数的版本: anwMG0  
.+1.??8:+  
template < typename Ret, typename V1 > sflH{!;p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Jb'l.xN  
  { ZA4NVt.yN  
typedef Ret result_type; jq6BwUN  
} ; Ap}^6_YXd  
对于双参数函数的版本: Lf+M +^l  
md`PRZzj@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0(A(Vb5J.T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > y%.^| G  
  { an+`>}]F  
typedef Ret result_type; lq2P10j@  
} ; A%H"a+  
等等。。。 ICSi<V[y1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  $$E!u}  
2{!o"6t  
template < typename Func > }Dk*Hs^E  
struct func_return H8[ L:VeNT  
  {  /[f9Z:>V  
template < typename T > F?b5!<5  
  struct result_1 NYwE=b~I  
  { Gc=#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .ztO._J7f  
} ; ]^HlI4 z  
hL:n9G  
template < typename T1, typename T2 > [a~|{~?8  
  struct result_2 (rfU=E  
  { ]IQTf5n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B%HG7  
} ; 8BnI0l=\  
} ; jkd'2  
^8S'=Bk  
v=4,k G  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 iN\D`9e  
?`PG`|2~  
template < typename Func, typename aPicker > zUg-M  
class binder_1 -)%l{@Mr  
  { qaK9E@l  
Func fn; BU|=`Kb|))  
aPicker pk; C[h"w'A2  
public : ~m~<xtoc  
h+o-h4X  
template < typename T > mSSDV0Pfn  
  struct result_1 >"qnuv G  
  { R +H0+omj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \$o5$/oU(  
} ; c]]OV7;)>  
=n_r\z  
template < typename T1, typename T2 > #Z8=z*4  
  struct result_2 o#V}l^uU=  
  {  6C6<,c   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d` > '<  
} ; D$|@: mW  
aiP.\`>}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5c?1JH62o8  
$5XE'm  
template < typename T > >3R)&N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p<#WueR[  
  { XV"8R"u%Q  
  return fn(pk(t)); gkDyWZG B  
} \XaKq8uE  
template < typename T1, typename T2 > qKX3Npw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &)?ECj0`  
  { G }B)bM2  
  return fn(pk(t1, t2)); aw z(W >  
} 3z$9jN/<u  
} ; "M.\Z9BCt  
'l,ym~R  
B5'-v%YO+  
一目了然不是么? v8Ga@*  
最后实现bind 8]U;2H/z  
jqULg iC  
ttlFb]zZh  
template < typename Func, typename aPicker >  egur}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _tJp@\rOz=  
  { k WVaHZr  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); R pUq#Y:a  
} 5>{S^i~!  
4-RzWSFbo`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @J"Gn-f~  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 L4bx [  
9V5}%4k%+  
十一. phoenix i7hWBd4wK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: qx,>j4y w  
j9FG)0  
for_each(v.begin(), v.end(), ?7 Kl)p3  
( I"TFj$Pg  
do_ Fk01j;k.H  
[ 49vKb(bz{  
  cout << _1 <<   " , " AN-qcp6=o  
] DbRq,T  
.while_( -- _1), '6Lw<#It  
cout << var( " \n " ) .wj?}Fr?97  
) }=.:bwX5  
); Bp #:sAG  
M^f+R'Q3  
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: cB,O"-  
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 T0=8 U; =  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 hfUN~89;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /DxaKZ ;b  
s,&tD WU  
sFh mp  
template < typename Cond, typename Actor > .UJp#/EHs  
class do_while 8|FHr,  
  { /CR Z  
Cond cd; Aj9<4N  
Actor act; KxZup\\:v  
public : hzG+s#  
template < typename T > >NL4&MV:  
  struct result_1 $9LI v  
  { 7OF6;@<  
  typedef int result_type; v?\Z4Z|f  
} ; (-'Jf#&X^  
L[M`LZpJo  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  R d|#-7  
KmUH([#  
template < typename T > 2y"]rUS`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;8!L*uMI  
  { (yh zjN~  
  do g9N_s,3jC  
    { oT=XCa5  
  act(t); x6-bAf  
  } ~!bA<q  
  while (cd(t)); ' 3h"Ol{b  
  return   0 ; /XfE6SBz  
} Jat|n97$  
} ; 'Ipp1a Z_M  
UBj"m<  
t@hE}R  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). B4 XN  
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。 ?H7YmN  
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。 JerueF;J  
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。 ?<3wks|C  
下面就是产生这个functor的类: ) ?L  
H Pvs~`>V  
y+R *<5qC<  
template < typename Actor > jv<C#0E^  
class do_while_actor "9>.,nzt  
  { El9D1],  
Actor act;  ' ];|  
public : 5Vq&w`sW  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} vz{Z tE"  
=Fu~ 0Wc  
template < typename Cond > m+Um^:\jX  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {`X O3  
} ; .(2Zoa  
qKL :#ny  
bUcq LV  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3W <_J_[  
最后,是那个do_ P&3Z,f0  
Zndv!z  
g`NJ `  
class do_while_invoker Ms * `w5n  
  { !:zWhu,  
public : i'6>_,\(  
template < typename Actor > GxFmw:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const BAy]&q|.  
  { wO>P< KBU  
  return do_while_actor < Actor > (act); d z-  
} RxeyMNd  
} do_; cV|u]ce%1  
CVk.Ez6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? q!r4"#Y"@Z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 L("zS%qr  
最后来说说怎么处理break和continue ysHmi{V~  
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。 OVy ZyZ#  
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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