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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda o[g]Va*8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )!5"\eys  
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, 2 ;Q|h$ n  
#(-?i\i  
oTveY  
UW&K\P  
  class filler Mr@{3do$  
  { c LfPSA  
public : oot kf=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1$ENNq#0  
} ; -Zqw[2Q4  
K*5Ij]j&  
Y r8gKhv W  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: /U="~{*-R  
e'~<uN>  
W,.Exh  
c#a>> V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); y 27MG  
+u3vKzD  
70Ei<  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @1V?94T1  
}BiA@n,  
9Yji34eDZ  
k"+/DK,:  
二. 战前分析 ?$=Ml$  
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。 h4c4!S  
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 @e+qe9A|  
\j0016;  
nr%P11U\c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *a` _,Q{x  
  /* --------------------------------------------- */ FB O_B  
vector < int *> vp( 10 ); wdRk+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); pZ 7KWk4  
/* --------------------------------------------- */ |^O3~!JP(>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); hne}G._b  
/* --------------------------------------------- */ JR|P]}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); l>pnY%(A  
  /* --------------------------------------------- */ MaP-   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4TcW%  
/* --------------------------------------------- */ p%5(Qqmlk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); p+Fh9N<F9  
rrl{3 ?  
WB"90!  
hmv*IF.  
看了之后,我们可以思考一些问题: D\  P-|}  
1._1, _2是什么? BWzo|isv  
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。 GX N:=  
2._1 = 1是在做什么? Z )X(  
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。 >n5Kz]]%  
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。 l'?(4 N  
q ;e/gP2  
@Dd3mWKq  
三. 动工 oMKGM@V  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: WISeP\:^  
IDp2#qg_  
hlHle\[ds  
MYUL y2)  
template < typename T > muKjeg'b  
class assignment (~^KXJ{->  
  { $~/x;z:  
T value; n0w0]dJ&lc  
public : 2l+t-  
assignment( const T & v) : value(v) {} sfC/Q"Zs  
template < typename T2 > kj`h{Wc[)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } T>m|C}yy  
} ; 1fV\84m^  
oi%IHX(`  
xgWVxX^)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 D}?JX5.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment t=n@<1d  
'^BTa6W}m  
{QT:1U \.  
sl*&.F,v=  
  class holder tS[@?qP  
  { 1pTQMf a  
public : w=ZK=@  
template < typename T > 5- "aK~@+  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const j`-9.  
  { 67wq8|  
  return assignment < T > (t); kQ.3J.Q5  
} !D 9V9p  
} ; 78E<_UgcB  
}nWW`:t kx  
W<H<~wf#  
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: P,7beHjf  
$WbfRyXi7'  
  static holder _1; %Pk@`t(3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }M${ _D  
NJ(H$tB@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YF13&E2`\  
而不用手动写一个函数对象。 CjU?3Ag  
oTf^-29d  
=Ka :i>  
XI5q>cd\Sz  
四. 问题分析 e;&fO[ 2  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 BtKbX)R$J  
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。 t ZA%^Y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 fCi1JH;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 h\*I*I8C  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 h5@JS1cY  
qa5 T(:8  
五. 问题1:一致性 k#<Y2FJa  
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?| L_fiE3G|>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /Xw wB  
nY_+V{F  
struct holder 0zXF{5Up  
  { ljjnqQ%  
  // t<znz6  
  template < typename T > }E\u2]  
T &   operator ()( const T & r) const u]Dds;~"b  
  { B@,#,-=  
  return (T & )r; ;h7O_|<%  
} E^t}p[s  
} ; !{ /AJb  
"@ @Z{  
这样的话assignment也必须相应改动: o*s3"Ib  
pv,I_"  
template < typename Left, typename Right > Dqm;twd>  
class assignment >Q|S#(c  
  { =%9j8wHX  
Left l; ]D|Hq4ug  
Right r; N"2P]Z r  
public : 3 ~\S]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `6y\.6j  
template < typename T2 > (?~*.g!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [2nPr^  
} ; ?4lDoP{  
B0:/7Ld$Ml  
同时,holder的operator=也需要改动: Ml9  
u$mp%d8  
template < typename T > *x&y24  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &(rR)cG  
  { Z_[jah  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?a` $Y>?h  
} Iqb|.vLG  
*gN)a%9  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 t`vIcCXqyl  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 O:W4W=K  
d# q8-  
return l(rhs) = r; GsC4ty  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ri1:q.:I]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Iih]q  
^|=3sJ4[U  
template < typename Tp > Dhp|%_>  
class constant_t pc/]t^]p  
  { of?0 y-LT%  
  const Tp t; %1e{"_$O9  
public : :faB7wduW;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )n17}Qm`V  
template < typename T > 7|q _JdKoU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C/A~r  
  { #nJ&`woZt  
  return t; "QCViR  
} is}Y+^j.  
} ; [Xo}CU  
!<j)D_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 '1Q [&  
下面就可以修改holder的operator=了 pn4~?Aua0/  
>O}J*4A>+#  
template < typename T > B;xGTl@8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %Dm:|><V$b  
  { /S&8%fb  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); K!_''Fg  
} $#d.@JWi  
W1p5F\ wt  
同时也要修改assignment的operator() {Aq:Kh`&  
dE|luN~  
template < typename T2 > ,5thD  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } E>O1dPZcM  
现在代码看起来就很一致了。 PU^@BZ_m  
P(Ve' wOaf  
六. 问题2:链式操作 XpibI3:<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 xzTF| Z\  
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。 qn|~z@"  
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。 nV&v@g4Tt  
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。 9U~sRj=D  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $|r p5D6  
41jlfKiOm  
template < typename T > 2K$#U|Qi  
struct result_1  L\("  
  { k;?E,!{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; L64cCP*  
} ; ~TfQuIvQB  
X3, +aL`  
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: Ld3!2g2y7&  
lM-*{<B  
template < typename T > 2@#`x"0  
struct   ref "=\@ a=  
  { .>{I S4  
typedef T & reference; Bwg\_:vq  
} ; 1rQKHC:|  
template < typename T > S K7b]J>  
struct   ref < T &> 'or8CGr^p  
  { !`EhVV8u-_  
typedef T & reference; C#4/~+  
} ; 'ai!6[|SD  
DX%D8atrr  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {Qr0pjE7R  
[p[C45d=<  
template < typename T > _4#&!b6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const y<A%&  
  { IYk^eG:;  
  return l(t) = r(t); K5SP8<.  
} ?^H1X-;  
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。 Jdp@3mP  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 H{nYZOf/  
UAq%Y8KA  
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 }g|)+V\A  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: H.8Vm[W  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 58H%#3Fy  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 hpOUz%  
最后的布局是: "[BDa}Il  
                Add ,3E9H&@j  
              /   \ }MV=I$S2U  
            Divide   5 Ar VNynQ  
            /   \ 8  }(ul  
          _1     3 sCE2 F_xjL  
似乎一切都解决了?不。 ;5wr5H3  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 h1 (MvEt  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 y:3d`E4Xw  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: [Y=X^"PF  
,,KGcDBj  
template < typename Right > <UMT:`h1MZ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 37QXML  
Right & rt) const ]J* y`jn  
  { "~HV!(dRMC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '{(/C?T  
} xMAb=87_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Om=*b#k  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Zc9j_.?*  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 T11;LSD  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 K0Zq )<  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ;&%G)f  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? |ZnRr  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: |U4t 8  
Lc:DJA  
template < class Action > oK3aW6  
class picker : public Action %"> Oy&3  
  { R1=ir# U|D  
public : 9M$N>[og  
picker( const Action & act) : Action(act) {} f8'$Mn,  
  // all the operator overloaded O#5ll2?  
} ; (66DKG   
1KtPq,  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 c&JYbq  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: :xP$iEA`G  
N2x!RYW  
template < typename Right > Vt!<.8&`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _noQk3N  
  { \"u3 x.!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f!"Y"g:@E  
} 'F[ C 4  
}&mFpc  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ef;Ta|#  
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。 ttK`*Ng  
BLvI[b|3gn  
template < typename T >   struct picker_maker r\-25F<e5  
  { hIr$^%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; yw( E}   
} ; k v}<u  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > KtFxG6a  
  { S"z cSkF  
typedef picker < T > result; ]$vJK  
} ; N3`W%ws`~  
X0.-q%5  
下面总的结构就有了: P6E=*^^m(  
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。 +L$,jZqS  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Kx;DmwX-  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 OJ'x>kE  
至此链式操作完美实现。 (cj3[qq  
P;dp>jL  
Q#i^<WUpg  
七. 问题3 _x.D< n=X  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 g}-Ch#  
XT|!XC!|  
template < typename T1, typename T2 > weOzs]uc  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h!*++Y?&0  
  { WSY&\8   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -|DSfI#j  
} Q l$t  
v0dFP0.;&  
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: f~.w2Cna  
]/+qM)F  
template < typename T1, typename T2 > u%7a&1c  
struct result_2 P~+?:buqc  
  { _uO#0 )l  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |@-%x.y  
} ; WLAJqmC]  
>Ufjmm${  
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? ikGH:{  
这个差事就留给了holder自己。 yMNLsR~rh  
    J\%<.S>  
V+dfV`*k  
template < int Order > P'Fy,fNg  
class holder; hao0_9q+  
template <> |-zwl8E  
class holder < 1 > sX&M+'h  
  { p.2>- L  
public : :`Kr|3bQ  
template < typename T > @HfWAFT  
  struct result_1 :8_`T$8i4  
  { / -=(51}E  
  typedef T & result; {}3kla{  
} ; /)i)wxi  
template < typename T1, typename T2 > T$]2U>=<J  
  struct result_2 xX'Uq_ Jv  
  { ndm19M8Y|  
  typedef T1 & result; I_yIVw;  
} ; |<.b:e\4  
template < typename T > {/BEO=8q2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dv0TJ 0%  
  { n;"4`6L~  
  return (T & )r; z#!xqIg0  
} 4:}`X  
template < typename T1, typename T2 > QD:0iD?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xLZQ\2q  
  { lO9{S=N  
  return (T1 & )r1; g[;iVX^1&  
} \2<2&=h?  
} ; ISr~JQr  
r1FE$R~C=  
template <> F.=u Jdl.!  
class holder < 2 > Xl6)&   
  { 4[3T%jA  
public : 71tMX[x  
template < typename T > #{0DpSzE5  
  struct result_1 81_3{OrE<  
  { EGwY|+3  
  typedef T & result; 7atYWz~yG  
} ; |?Q(4(D`*  
template < typename T1, typename T2 > u,F d[[t  
  struct result_2 nRQIrUNq  
  { .bl0w"c^qq  
  typedef T2 & result; }bznx[4?I  
} ; 6\,^MI  
template < typename T > ) WIlj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FbM5Bqv  
  { V8&/O)}o  
  return (T & )r; L1QQU  
} ]@J}f}Mjo  
template < typename T1, typename T2 > @` .u"@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !BEOeq@2.  
  { fnnwe2aso  
  return (T2 & )r2; vP}K(' (  
} oQ;f`JC^  
} ; +$>ut r  
):78GVp  
5 J|;RtcR  
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> >。 gSj-~k P  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: w#mnGD  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: sW2LNE  
`^J~^Z7Y-  
return l(i, j) = r(i, j); ,H[AC}z2X  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0D#!!r ;  
<(p1 j0_Q  
  return ( int & )i; K=5_jE^e  
  return ( int & )j; xdo{4XY^*W  
最后执行i = j; iL 4SL}P  
可见,参数被正确的选择了。 jX&&@zMq  
\wRr6-!_  
Mty]LMK  
GvzPT2E!  
8)POEY4  
八. 中期总结 |>3a9]  
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: x}x@_w   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }2c}y7B,_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 b$R>GQ?#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor P)ZSxU  
jZ D\u%  
aJ)5DlfLR  
V2FE|+R%g  
@B9|{[P  
x>8f#B\Mr  
九. 简化 MZjiJZaO:L  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 y]jh*KD[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Mz++SPG7  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ^Js9E  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 c?R.SBr,'  
  +-*/&|^等 _TPo=}Z  
2. 返回引用。 jATU b-  
  =,各种复合赋值等 H4:TYh  
3. 返回固定类型。 DpS6>$v8t  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) o mjLQp[%  
4. 原样返回。 rFy9K4D  
  operator, Na~_=3+a  
5. 返回解引用的类型。 wO!hVm,T a  
  operator*(单目) Y!7P>?)`,X  
6. 返回地址。 c&Zm>Qo[  
  operator&(单目) g?$9~/h :;  
7. 下表访问返回类型。 }"&(sYQ*`  
  operator[] Ro1' L1:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 17i^|&J6}:  
  operator<<和operator>> *Yr-:s9J9  
xY'g7<})$  
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。 ,xh9,EpBk  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &vF"I'V  
)(L&+DDy  
template < typename Left > H0(zE *c~  
struct value_return Fp]8f&l8  
  { -.*\J|S@g  
template < typename T > M<p)@p  
  struct result_1 :9h8q"T  
  { C95,!q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |TUpv*pq  
} ; Np-D:G  
^r& {V"l]  
template < typename T1, typename T2 > 9bNIaC*M  
  struct result_2 cY"^3Ot%^  
  { *tO<wp&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; B)Q'a3d#  
} ; a,4g`?  
} ; V]O :;(W_  
Ur-^X(nL  
ZkIQ-;wx  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait u=l(W(9=  
.)3 2WD%  
下面我们来剥离functor中的operator() {;}8Z$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: sR 9F:  
i@J,u  
return l(t) op r(t) \O:xw-eG   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \S<5b&G  
return op l(t) O+8`.  
return op l(t1, t2) UJH{vjIv  
return l(t) op !qpu /  
return l(t1, t2) op P8VU&b\  
return l(t)[r(t)] `l+SJLyJ%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] J9 =gv0  
bvx:R ~E$  
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: %pp+V1FH  
单目: return f(l(t), r(t)); ~?&ijhZ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); G'py)C5;  
双目: return f(l(t)); w?tKL0c  
return f(l(t1, t2)); o/zCXZnw#  
下面就是f的实现,以operator/为例 X2uX+}h*tA  
[dJ\|=  
struct meta_divide 4r. W:}4:  
  { ;9PM?Iy[  
template < typename T1, typename T2 > vRq xZN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) DsX>xzM  
  { O%&@WrFq  
  return t1 / t2; dvD<>{U,8  
} LbR-uc?x  
} ; WNb$2q=  
RrHnDO'  
这个工作可以让宏来做:  +o  
vOK;l0%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ X u_<4  
template < typename T1, typename T2 > \ 5G<CDgl^!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; QB[s8"S  
以后可以直接用 OVyy}1Hx  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) n{t',r50  
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 JLu0;XVK  
(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。。。)  {K9E% ,w  
%-l:_A  
PBL^xlg  
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 OD]J@m  
"AouiZkh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $)3PF  
class unary_op : public Rettype 5 DB>zou   
  { WO-WoPO  
    Left l; ^eW.hNg  
public : ]uvbQ.l_t  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >t2b?(h/x  
8q3TeMYV  
template < typename T > hzLGmWN2j8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2 mZ/ 3u  
      { &%X Jf~IQ  
      return FuncType::execute(l(t)); 3@] a#>  
    } 4QFOO sNp  
pU ]{Z(  
    template < typename T1, typename T2 > ? sW`**j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $/TA5h  
      { ? ~Zrd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <S$21NtM87  
    } i8Y gG0[)  
} ; wWw/1i:|'  
k_n{Mss'9  
n ;5?^Un%  
同样还可以申明一个binary_op txo?k/w  
vB5iG|b}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +&,\ J9'B  
class binary_op : public Rettype t4@g;U?o  
  { 6\Vu#r  
    Left l; MNqyEc""  
Right r; g u =fq\`  
public : ZYe\"|x,s  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]zU<=b@  
Sqf.#}u<=  
template < typename T > KN:dm!A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :EwA$`/  
      { %_MR.J+m2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); yl<$yd0Zdu  
    } }AW)R&m  
}pnFJ  
    template < typename T1, typename T2 > xqWrW)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,?<h] !aQ  
      { m]d6@"Z.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); W lQ=CRY  
    } Kw0V4UF  
} ; 0~b6wuFl  
!7`=rT&  
j' KobyX<  
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 hS{ *l9v7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8ex:OTzn|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y/I ~x+ y  
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。 q;../h]Ne  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! J+ZdZa}Ob  
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。。。 $lAb6e$n  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Q(5:~**I  
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) [y[v]'  
下面是修改过的unary_op `$Flgp0P  
pZ~> l=-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > V 1nZ M  
class unary_op qV8\/7'A0a  
  { Ym{%"EB  
Left l; gpK_0?%  
  m2uML*&O5K  
public : &9dr+o-(~  
y2"S\%7$h  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *<1x:PR  
`V):V4!j),  
template < typename T > JJ9e{~0 I  
  struct result_1 "8iiRzt#  
  { O"qa&3t%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; y8*@dRrq  
} ; 2<o[@w  
[G[{l$Eit  
template < typename T1, typename T2 > O|OSE  
  struct result_2 a^\- }4yR  
  { 8wpwJs&V  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @~#79B"9&  
} ; AzO3(1:  
pL}j ZTo  
template < typename T1, typename T2 > VWA-?%r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2PP-0 E  
  { BdB`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Q`p}X&^a  
} 5@>4)dk\  
}:9|*m<$t  
template < typename T > ?sf2h:\N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oj(A`[  
  { D*T$ v   
  return OpClass::execute(lt(t)); wdcryejCkr  
} h/0-Mrk;e  
OZB}aow  
} ; .A"T086  
K~y9zF{  
l`FR.)2h  
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 aEFe!_QY  
好啦,现在才真正完美了。 w HHF=Q  
现在在picker里面就可以这么添加了: QV'3O|  
a[P>SqT4`  
template < typename Right > _ 2gT1B  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const jU4)zN/`r  
  { Q$.V:#  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); GkGC4*n  
} "E ok;io  
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。 "l[ V%f E  
AY/-j$5+?  
Fe& n,  
9u7n/o&8v6  
8A8xY446)  
十. bind V:G}=~+=  
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。 x#F1@r8R  
先来分析一下一段例子 RSPRfYU/  
kf^-m/  
^=izqh5S  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3<)@ll  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $E`i qRB  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^E<~zO=Z  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 )0 n29  
我们来写个简单的。 #}t 1   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (J^Lqh_  
对于函数对象类的版本: <^*+8{*  
+6#%P  
template < typename Func > %KJhtd"q  
struct functor_trait @q{:Oc^  
  { k{}[>))Q  
typedef typename Func::result_type result_type; rtYb"-&  
} ; 9#s95R O  
对于无参数函数的版本: >Oi2gPA  
x<{;1F,k3  
template < typename Ret > &w;^m/zP3  
struct functor_trait < Ret ( * )() > > G4HZE  
  { 9&XV}I,~?|  
typedef Ret result_type; h$aew63  
} ; VM<oUKh_3  
对于单参数函数的版本: V 4\^TO`q=  
RP`GG+K  
template < typename Ret, typename V1 > i^yH?bH @~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2{sD*8&`  
  { m|nL!Wc  
typedef Ret result_type; J/]o WC`u  
} ; `u p-m=zA  
对于双参数函数的版本: 9 N*S-Po=  
>p]WCb'PH  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \sHy.{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `uNvFlP  
  { L.IoGUxD  
typedef Ret result_type; B~V<n&<  
} ; 75\RG+kQ  
等等。。。 4+/fP  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy X]zCTY=l  
')P2O\YS  
template < typename Func > j'#jnP*P  
struct func_return \'s$ZN$k  
  { xJ=ZQ)&]  
template < typename T > r}_Lb.1]  
  struct result_1 ;l/}Or2  
  { +K$5tT6b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XQ0#0<  
} ; u5cVz_S  
To#E@Nw  
template < typename T1, typename T2 > ?dJ/)3I%F  
  struct result_2 ;B|^2i1Wi  
  { #uD)0zdw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #51 4a(6  
} ; pIZLGsu[  
} ; r6F{  
>+Sv9S  
Pp1zW3+Q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1EC-e|M.  
`uIx/.L  
template < typename Func, typename aPicker > Qfkh0DX B  
class binder_1 TZ&4  
  { n=<NFkeX  
Func fn; |dl0B26x  
aPicker pk; "t (1tWO1o  
public : ! F0rd9  
+ AcKB82  
template < typename T > ?o(ZTlT  
  struct result_1 R/ ALR  
  { };|!Lhl+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *<`7|BH3  
} ; y'J:?!S,Yu  
(xk.NZn F  
template < typename T1, typename T2 > `DgaO-Dg3  
  struct result_2 1&X}1  
  { u#a%(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A0cM(w{7_  
} ; 936Ff*%(l  
4c5^7";P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} avu*>SB  
UC8vR>e\  
template < typename T > Ph(]?MG\_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XysFwi  
  { bDciZ7[b  
  return fn(pk(t)); m!HC-[<  
} ;,v!7   
template < typename T1, typename T2 > 8 *4@-3Sx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _-4n ~(  
  { A|p@\3 P*A  
  return fn(pk(t1, t2)); }Kv h`@CiJ  
} Nd]0ta  
} ; 4)3g!o ?  
&ui:DZAxj|  
);Tx5Z}  
一目了然不是么? [n!$D(|"!V  
最后实现bind 9nT?|n]>  
kJ%{ [1fr  
QRsqPh&-  
template < typename Func, typename aPicker > ;Ri 3#*a=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~v.jZ/h  
  { ~mN g[]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <MPeh&_3#  
} f|- m ^/y  
/HB+ami,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (\Rwf}gyR  
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。 R(M}0JRm  
IV)^;i  
十一. phoenix pY^pTWs(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: AC 9{*K[  
X HWh'G9  
for_each(v.begin(), v.end(), J|n(dVen/  
( Jn@Z8%B@Z  
do_ .yZK.[x4  
[ l\K%  
  cout << _1 <<   " , " 7ZS>1  
] 9T8|y]0F  
.while_( -- _1), `)rg|~#k  
cout << var( " \n " ) |?\gEY-Se  
) qru2h #  
); PYdIP\<V  
5."5IjZu  
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: {F;,7Kn+l  
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 X}3P1.n:  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]WTf< W<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: hNH.G(l0  
*,E;  
kxwNbxC  
template < typename Cond, typename Actor > eeZIa`.sX  
class do_while 3CA|5A.Pa  
  { RxlszyE  
Cond cd; x^zdTMNhw  
Actor act; I)[`ZVAXR  
public : IO}+[%ptc*  
template < typename T > Xy:Gj, @  
  struct result_1 uK$=3[;U/!  
  { dVvZu% DFp  
  typedef int result_type; 9OPK4-  
} ; v2IEJ  
5iP8D<;o5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} bBA$}bv  
VMaS;)0f@  
template < typename T > (F/HU"C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6_W<hevI  
  { smQ4CLJ  
  do >NJjS8f5  
    { MKomq  
  act(t); BqQ] x'AF  
  } ZH\0=l)  
  while (cd(t)); 3.(.*>  
  return   0 ; Hr(6TLNw  
} xcHen/4X  
} ; D0f*eSXE{  
Y [4vRzc  
:M@Mmp Ph  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6 4?Pfir6  
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。 `+oV/:Q3  
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。 `GPQ((la  
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。 -&@]M>r@  
下面就是产生这个functor的类: iOl%-Y  
' Q\@19  
:*#rRQ>t  
template < typename Actor > >H$;Z$o*(  
class do_while_actor o1e4.-xI  
  { 3 sl=>;-  
Actor act; kmIoJH5  
public : <F ew<r2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -<|Y1PQ  
 wjL|Z8  
template < typename Cond > oBb?"2~9  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4 ^4d9?c  
} ; ]Qd{ '}+  
dl:-k  r8  
UIQQ \,3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~ W@X-  
最后,是那个do_ :]yg  
`Uv)Sf{  
tzPC/?  
class do_while_invoker )Ea8{m!   
  { Hc M~  
public : J6DnPaw-G  
template < typename Actor > +)zDA:2Wa"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const I|Z/`9T  
  { Np$z%ewK.  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^,+nef?=  
} #^Ys{  
} do_; ^/k ,  
z9 O~W5-U  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  O)OUy  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }~rcrm.   
最后来说说怎么处理break和continue /oFc 03d  
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。 vmvFBzLR  
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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