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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda e,&#,O  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 'u E;8.,  
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, Svb>s|D  
gq"d$Xh$x7  
:.r_4$F:  
Sg4{IU  
  class filler \ H~zN]3^  
  { ""Da 2Md  
public : tU5uL.( O  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} WN<g _8QR  
} ; 7}g4ePYag  
z~ywFk}KGd  
9}u,`&  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: cPD_=.&  
]8}51y8  
6pSi-FH  
#c5jCy}n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .] sJl  
tAF?. \x"g  
Z&Ciy n  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ! 5NuFLOf  
u8]FJQ*\6+  
i'7+ ?YL  
w4vV#C4X  
二. 战前分析 fT|A^  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Y}1c>5{bE  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 @phVfP"M  
!t^DN\\#  
G$>QH-p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aL( hWE  
  /* --------------------------------------------- */ sl `jovT[Y  
vector < int *> vp( 10 ); iN[x *A|h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  L23}{P  
/* --------------------------------------------- */  C/IF~<B  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Aj)Q#Fd[  
/* --------------------------------------------- */ +yp:douERi  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?B1Zfu0  
  /* --------------------------------------------- */ "FWx;65CR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \&5V';  
/* --------------------------------------------- */ I I+y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &ASR2J  
{aUnOyX_  
n4/Wd?#`  
MLu!8dgI  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4b`E/L}2  
1._1, _2是什么? P[ 2!D)A  
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。 wSN9`"  
2._1 = 1是在做什么? 6 Rl[M+Q  
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。 n^Ca?|} ,  
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。 @ph!3<(In,  
]>t~Bcn m  
H OR8Jwf:  
三. 动工 "XR=P> xk  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @up,5`  
V4n~Z+k  
rD].=.?1  
K*SgEkb'l  
template < typename T > {> YsrD C  
class assignment  Y~WdN<g  
  { )l7XZ_gw'  
T value; ^#Ha H  
public : <+_XGOt0<  
assignment( const T & v) : value(v) {} j uA@"SG  
template < typename T2 > >A$L&8'C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } l88=  
} ; eV[{c %wN:  
mn7I# ~  
wJy]Vyd  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2n:<F9^"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment um.ZAS_kmc  
^M'(/O1  
 }QFL  
!l (Vk  
  class holder h>/teHy /  
  { )9YDNVo*-  
public : @d WA1tM  
template < typename T > OS(`H5D  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const iWs6 !s!  
  { Kh]es,$D  
  return assignment < T > (t); (a[BvJf  
} hX.cdt_?  
} ; 1bFZyD"  
4uXGp sL  
y%TqH\RKv  
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: h4hAzFQ.s  
oGcgd$%ZB  
  static holder _1; 9q`Ewj R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @]Jq28  
y\FQt];z)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ht -'O"d:  
而不用手动写一个函数对象。 +^AdD8U  
mdc?~??8  
$u<;X^  
v;(cJ,l  
四. 问题分析 L4po1  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 -'&l!23a~  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 mB`HPT  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 o,i_py  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &lzY"Y*hA0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 RuHDAJ"&a  
59.$;Ip;g  
五. 问题1:一致性 =oSD)z1c?x  
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?| ToHx!,tDS  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -RP{viG WK  
Xe4   
struct holder T!x/^  
  { 3~sV-  
  // )u(,.O[cw  
  template < typename T > jZ~girA  
T &   operator ()( const T & r) const w"v96%"Y  
  { #66i!}  
  return (T & )r; iZ]^JPU}  
} 1feVFRx'  
} ; L 0Ckw},,  
5YrzOqg=  
这样的话assignment也必须相应改动: :a8Sy("  
%RW*gUvc]  
template < typename Left, typename Right > T$kuv`?  
class assignment nzbVI  
  { .nY}_&  
Left l; zW`Hqt;  
Right r; H7uh"/A  
public : Af\@J6viF7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +wj}x?ZeV  
template < typename T2 > (%6fZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } U2`:'  
} ; 7b~uU@L`  
~JRq :  
同时,holder的operator=也需要改动: b\\l EM>o1  
rX^uHq8  
template < typename T > /\e_B6pF<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )-I/ej^  
  { E|-oUz t  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $$$[Vn_H<  
}  }se3y  
y=Eb->a){  
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。 ~"*W;|)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 xsU%?"r  
r5Q#GY>  
return l(rhs) = r; zjH8 S  
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。 # a4OtRiI  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: U `lp56  
jjrE8[  
template < typename Tp > SWtqp(h]'  
class constant_t B3yTN6-  
  { ;eo}/-a_Xw  
  const Tp t; }x#e.}hf&  
public : ,n%b~.$:v5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ml2/}}  
template < typename T > 4YY!oDN:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const y<HNAG j  
  { @[v,q_^8  
  return t; EajJv>X7  
} e1b?TF@lz  
} ; P( -   
*" OlO}o  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 w)&4i$Lk6  
下面就可以修改holder的operator=了 4C?4M;  
1.N2!:&G|  
template < typename T > )zy ;!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \ C$t  
  { Qe!3ae`Z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); p7{H "AC  
} LB({,0mcX  
;,uATd|  
同时也要修改assignment的operator() V^!^wLLi  
s1sn,?  
template < typename T2 > -awG1 4%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } hwvitD!0  
现在代码看起来就很一致了。 qnQ".  
F+NX [  
六. 问题2:链式操作 QrFKjmD<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 KSS]%66Y  
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。 J"S(GL  
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。 $!$If( 7  
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。 CAx eJ`Q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct j[mII5e7g  
xCWS  
template < typename T > [n&ES\o#(  
struct result_1 $;$vcV9*  
  { ai?N!RX%H  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; KJ S-{ed  
} ; _<F;&(o  
3b#L*-  
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: qQ3pe:n?  
z Fj|E  
template < typename T > k' Fu&r  
struct   ref g]N'6La  
  { VpB)5>  
typedef T & reference; Z]tQmV8e  
} ; X@:Y./  
template < typename T > ,~1sZ`C  
struct   ref < T &> 4{vEW(  
  { E y9rH_  
typedef T & reference; 3O Ks?i3A  
} ; G3]#Du  
v.4G>00^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3HuGb^SNg  
@OFxnF`  
template < typename T > ;PMh>ZE`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ":s_ O.  
  { |6^%_kO!|  
  return l(t) = r(t); IoK/2Gp  
} u^JsKG+,:  
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。 Uey'c1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 v[8+fd)}S  
VlL%dN; 0  
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 `F&~SU,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: IFS_DW  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 mW{>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 PXJ7Ek*/  
最后的布局是: lQ!OD& 6  
                Add [Y@>,B!V  
              /   \ :{lP9%J-  
            Divide   5 SA=>9L,2  
            /   \ YOrq)_ l  
          _1     3 Kdp($L9r  
似乎一切都解决了?不。 SZ$WC8AX  
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。 ^eO/?D8~h  
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。 hh%?E\qM  
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: ]cmX f  
%8xRT@Q  
template < typename Right > NsM`kZM4H  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +`{OOp=  
Right & rt) const > l0H)W  
  { dY~z6bT  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |K-`  
} qnj'*]ysBC  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 H, :]S-T  
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。 qz (x  
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。 ^w.]1x  
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。 8 p[n>qV9  
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。 :N$-SV  
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? PRTjXq6)5  
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: hEsi AbTyF  
dpNERc5  
template < class Action > m}=E$zPbO  
class picker : public Action aVc{ aP  
  { (?JdiY/  
public : fC*cqc~{@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Q!U}  
  // all the operator overloaded \y=oZk4  
} ; * zyik[o  
5ct&fjmR_  
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。 23>[-XZb[O  
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: NE8W--Cg|  
x4H#8ZK!  
template < typename Right > PMB4]p%o  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const y5m2u8+  
  { %KT}Map  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fTvm2+.nX  
} Cg]),S  
Hy[: _E  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > rHX^bcYK  
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。 d`B<\Y#{Us  
x}?<9(nE c  
template < typename T >   struct picker_maker Hn(1_I%zF  
  { Ws@'2i\;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \?^2}K/  
} ; X(nyTR8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > cpltTJFg  
  { '!Hs"{~{  
typedef picker < T > result; o" ,8   
} ; Kx] SiejJ  
A:r?#7 Ma  
下面总的结构就有了: $Xu3s~: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。 U-u?oU-.'  
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。 +)jll#}?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 UlE%\L0GD&  
至此链式操作完美实现。 rXX>I;`&  
!`Rh2g*o9  
]zSFX =~(S  
七. 问题3 "[|b,fxR  
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。 U@mznf* J  
P#~B @d  
template < typename T1, typename T2 > +&`W\?.~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7R2O[=Szq  
  { N"ga -u  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); PX 8UVA  
} S13cQ?4  
y!77gx?-  
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: }6c>BU}DF  
H0Pxw P>q  
template < typename T1, typename T2 > LSJ?;Zg(=z  
struct result_2 37/n"\4  
  { @0?!bua_|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; m.e]tTe  
} ; I9*cEZ!l=e  
L8QWEFB|  
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? \c}(rqT  
这个差事就留给了holder自己。 RP&bb{Y  
    PLyity-L[7  
2@D`^]]  
template < int Order > *glZb;_  
class holder; pE4a~:  
template <> #&&T1;z"#  
class holder < 1 > KQdIG9O+6  
  { 9Eyx Ob  
public : 1sQIfX#2f  
template < typename T > Z4j6z>qE  
  struct result_1 .V?:&_}_I6  
  { i q(PC3e`V  
  typedef T & result; \c=I!<9  
} ; HGDrH   
template < typename T1, typename T2 > \*xB<mq  
  struct result_2 "ZuuSi  
  { Ey46JO"  
  typedef T1 & result; N@q}eGe  
} ;  QHEtG2  
template < typename T > vT'Bs;QR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3$$E0`7.  
  { <uH8Fivb  
  return (T & )r; 1uw#;3<L  
} 157_0  
template < typename T1, typename T2 > <B"sp r&1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E$e7(D  
  { /Rp]"S vt  
  return (T1 & )r1; Zp_(vOc  
} c?p^!zG  
} ; )*,/L <  
`BPTcL<W  
template <> (C2 XFg_  
class holder < 2 > qS!r<'F3dP  
  { W? iA P  
public : KhCP9(A=Qo  
template < typename T > fV(3RG  
  struct result_1 5jdZC(q5a  
  { [|u^:&az  
  typedef T & result; ])x1MmRg\  
} ; pMc6p0  
template < typename T1, typename T2 > z3fv}_\z  
  struct result_2 P:qmg"i@3  
  { c}x1-d8  
  typedef T2 & result; Pf?kNJ*Tv)  
} ; o_b[*  
template < typename T > DT1gy:?L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =lXj%V^8N  
  { "q4tvcK.  
  return (T & )r; [\uR3$j#  
} 2EY"[xK|  
template < typename T1, typename T2 > I-7LT?r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -wl j;U  
  {  )vr@:PE  
  return (T2 & )r2; uFd$*`jS  
} I0=_=aZO(  
} ; 1C[9}}  
?I.9?cQXZ  
E$d3+``  
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> >。 WKf<% E$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: y>{: [L9*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: r@r%qkh(.@  
]wQ!ZG?)  
return l(i, j) = r(i, j);  idmU.`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) TFVQfj$r  
ffCDO\i({  
  return ( int & )i; ] !UYl  
  return ( int & )j; ^-;S&=  
最后执行i = j; WxdQ^#AE  
可见,参数被正确的选择了。 61\u{@o$  
t@RYJmW  
^<]'?4m]  
p< R:[rz  
!+x Q  
八. 中期总结 Nk~}aj  
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: e~h>b.~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <Ij!x`MS+  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :WhJDx`j  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .^YxhUH,G  
:I"CQ C[Z  
N'^>pSc4W|  
| %_C$s%  
0SpB 2>_  
,|%KlHo^  
九. 简化 9rB3h`AVF  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 uf(ayDE  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #J5BHY~  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ~z[`G#dU  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 yUoR6w  
  +-*/&|^等 BU nujC  
2. 返回引用。 =4y gbk  
  =,各种复合赋值等 i4C{3J^  
3. 返回固定类型。 'Kelq$dn#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) G  hM  
4. 原样返回。 !0 7jr%-~  
  operator, 6#w>6g4V~R  
5. 返回解引用的类型。 .X g.,kW  
  operator*(单目) OqGp|`  
6. 返回地址。 ~$!,-r  
  operator&(单目) !E7gI qo  
7. 下表访问返回类型。 UG1<Xfu|  
  operator[] iAd&o `C  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 b3N IFKw  
  operator<<和operator>> 5hs_k[q  
h y rPu_  
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。  ^`H'LD  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: gt4GN`-k  
SH*'<  
template < typename Left > So5/n7  
struct value_return !&)X5oJ  
  { 5- dt0I@<  
template < typename T > D@=]mh6vl  
  struct result_1 H4i}gdR  
  { <O jK $KV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; o:8ns m  
} ; vgW(l2,@  
*0U#Z]t  
template < typename T1, typename T2 > "|\hTRQ  
  struct result_2 6:_~-xG  
  { s>9I#_4]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; b[vE!lJEq  
} ; &{)<Q(g  
} ; Kq7r+ A  
C&O8fNB_  
f,YORJ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +Q&l}2  
eDd& vf  
下面我们来剥离functor中的operator()  &_)P)L  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _ep&`K  
(nqhX<T>  
return l(t) op r(t) /fQcrd7h  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5{H)r   
return op l(t) d% EdvM|)  
return op l(t1, t2) t!D'ZLw  
return l(t) op R6~6b&-8  
return l(t1, t2) op ;5X6`GlS#5  
return l(t)[r(t)] `n+uA ~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] F'~r?D  
$$AZ)#t[  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: cfmwz~S6i  
单目: return f(l(t), r(t)); {[uhIJD3g6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Uahh|> s  
双目: return f(l(t)); lU 9o"2  
return f(l(t1, t2)); ,|f=2t+5X  
下面就是f的实现,以operator/为例 oy[s])Tg  
`=Mk6$%Cs  
struct meta_divide HSud$(w  
  { /G5KNSi  
template < typename T1, typename T2 > q~>!_q]FE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) AB $N`+&  
  { l_yy;e  
  return t1 / t2; H Qj,0#J)  
} {UH45#Ua  
} ; sta/i?n  
:M6|V_Yp  
这个工作可以让宏来做: mB2}(DbhE  
@Z0. }}Y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,):aU  
template < typename T1, typename T2 > \ gvVy0nJI~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :] Wn26z)  
以后可以直接用 $7X;FmlG&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4=MVn  
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 u%L6@M2  
(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。。。) %n]jsdE^|  
mAH7; u<  
9u~C?w  
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 QAI=nrlp  
DN9x<%/-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A?tCa*b^  
class unary_op : public Rettype ^PdD-tY<  
  { f$</BND  
    Left l; eDo4>k"5  
public : U>Is mF>m  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @MQfeM-@  
C&F% j.<  
template < typename T > `?:{aOI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZSlK   
      { [p\xk{7Y  
      return FuncType::execute(l(t)); Pf8_6z_  
    } uUl ;}W  
d+Mogku2  
    template < typename T1, typename T2 > qZQm*q(jM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;[zZI~wh  
      { %jUZc:06  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6o#J  
    } p-C{$5& O1  
} ; 1>_$O|dE  
q89yW)XG  
$IKN7  
同样还可以申明一个binary_op 823y;  
\#h=pz+jb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w6 Y+Y;,'f  
class binary_op : public Rettype ,0L< wa  
  { aF=;v*  
    Left l; oW7;t  
Right r; Ux,dj8=o  
public : ?#5)TAW  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <!u(_Bxw/  
DL_M#c`<  
template < typename T > ZZL%5{ w_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hO3C _}  
      { RXPl~]k#i  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4[0.M  
    } (ds*$]  
/Wjf"dG}  
    template < typename T1, typename T2 > m[5ed1+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +c'I7bBr  
      { oRn5blj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Dx3Sf}G `  
    } zpcm`z  
} ; WtSlD9 h  
87V XVI  
lce~6}  
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 U&tR1v'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *u<@_Oa  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) aG1[85:,\i  
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。 6 dCqS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2wh{[Q2f  
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。。。 {Q L qf   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 PDh1*bf{u  
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) p4zV<qZ>e  
下面是修改过的unary_op \=g%W^i  
*r3u=oWb  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @l2AL9z$m>  
class unary_op jdDcmR  
  { y+[wlo&WC  
Left l; YI?y_S  
  |7T!rnr  
public : [+y/qx79  
=mk7'A>l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} W,n0'";')  
?+#E&F  
template < typename T > \+w -{"u$  
  struct result_1 hE/y"SP3  
  { !*xQPanL  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @{n2R3)k B  
} ; cYTX)]^u  
~ #~Kxh  
template < typename T1, typename T2 > .~ W^P>t  
  struct result_2 Icf@uQ6  
  { 0)lG~_q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; BT+ws@|[  
} ; Im_`q\i  
e~we YGK  
template < typename T1, typename T2 > N1!|nS3w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7<?v!vQ}-  
  { Z,,Wo %)o  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7b T5-=.  
} )P.|Xk:r  
]IkjZ=  
template < typename T > S?=2GY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;comL29l2`  
  { EY!aiH6P  
  return OpClass::execute(lt(t)); HWGlC <  
} Nr7MSFiL  
_"F(w"|  
} ; F+AShh  
s4}}MV3X  
M ~!*PCd5  
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 kF.PLn'iS  
好啦,现在才真正完美了。 ou-5iH?  
现在在picker里面就可以这么添加了: '89D62\89  
Y6fU;  
template < typename Right > c-avX  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const G(4:yK0  
  { A HKS [ N  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `)H.TMI   
} nS'0i&<{1  
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。 /{1xpR  
P5vMy'1X  
WohK,<Or  
} ho8d+A  
#ZGWU_l}  
十. bind K=Fcy#, f  
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。 ZwF_hm=/[  
先来分析一下一段例子 fwxyZBr  
g[@]OsX   
|vWx[=`o  
int foo( int x, int y) { return x - y;} mKnkHGM  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {q8V  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 h.~S^uKi*  
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。 j|HOry1E&  
我们来写个简单的。 ^X0<ZI  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +\.gdL)  
对于函数对象类的版本:  HPwmi[  
}N4=~'R  
template < typename Func > %qfEFhRC  
struct functor_trait ~`mOs1d  
  { "PJ@Q9n__  
typedef typename Func::result_type result_type; 31YzTbl[H  
} ; kfA%%A  
对于无参数函数的版本: HHoh//(\  
O-bC+vB]M  
template < typename Ret > 3=5+NJ'8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1"~@UcJ  
  { (h|l$OL/  
typedef Ret result_type; MWsBZJRr  
} ; P",~8Aci(  
对于单参数函数的版本: /o![%&-l  
`;4zIBJ  
template < typename Ret, typename V1 > ~XQN4Tv-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;9 XM s)  
  { *wyaBV?*K  
typedef Ret result_type; S1;#5 8  
} ; OZLU>LU  
对于双参数函数的版本: oXV  
cq % =DZ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #$X_,P|D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3@s|tm1  
  { FrB}2  
typedef Ret result_type; JyYg)f  
} ; Z]":xl\7  
等等。。。 4 K{4=uU  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &d9tR\}  
(PE"_80Z  
template < typename Func > S#_i<u$$  
struct func_return do7 [Nj  
  { ^ ,U9N  
template < typename T > ?fc({zb  
  struct result_1 C-m OtI  
  { "f(iQI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .z7F58  
} ; kOx2P(UAEx  
*>9#a0cp  
template < typename T1, typename T2 > XQ%*U=)s  
  struct result_2 d1D{wZ3g  
  { I(bH.{1n7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; W(1p0|WQ:  
} ; ;:hyW,J  
} ; O:q 0-  
ke2'?,f  
'h.{fKG]ME  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =Qp~@k=2  
$F`jM/B6  
template < typename Func, typename aPicker > tB'F`HM:mq  
class binder_1 q[ ] "`?  
  { T`Sp!  
Func fn; Q: [d   
aPicker pk; OTl\^!  
public : b-@6w(j  
2N9 BI-a  
template < typename T > 's8NO Xlj  
  struct result_1 #| `W ]  
  { Y<#WC#3=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; c1'OIK C  
} ; sF C&DTb?  
#^" \WG7{  
template < typename T1, typename T2 > dMp7 ,{FhF  
  struct result_2 KxqT5`P&  
  { cwlXb!S$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]m{;yOQdsC  
} ; P)XkqOGpT9  
Hz`rw\\Xq  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3x#=@i  
4^1{UlCop  
template < typename T > no?TEXp*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U#gHc:$  
  { 8*;G\$+  
  return fn(pk(t)); aEW Z*y  
} wciYv,  
template < typename T1, typename T2 > J/pW*G-U|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U SXz  
  { /XjIm4EN  
  return fn(pk(t1, t2)); WIb\+!  
} 3Wrl_V  
} ; GrGgR7eC#P  
Oj:O-PtN2  
5r.\maW  
一目了然不是么? LDN'o1$qo  
最后实现bind =iC5um:  
2-ev7:  
IJ3[6>/ M0  
template < typename Func, typename aPicker > R|% 3JE0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #IDDKUE  
  { !T@>Ld:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Xw!eB?A  
} #\"8sY,j  
j0L9Q|s  
2个以上参数的bind可以同理实现。 o^wj_#ai$  
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。 1!/cd;{B  
[&k[k)  
十一. phoenix XL_X0(AKf  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: O66\s q  
B< P H7  
for_each(v.begin(), v.end(), KS}Ci-  
( HdGAE1eU]}  
do_ ?d%+85  
[ Ne,7[k  
  cout << _1 <<   " , " J)Dw`=O0n  
] ^ ]SS\=7  
.while_( -- _1), e2*0NT^R  
cout << var( " \n " ) di]z  
) r.** z j  
); X0^gj>GI|  
-v8Jn# f  
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: ;Jr6  
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 fu}NH \{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]|<PV5SY3.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: f/H rO6~k%  
c!T^JZBb  
St-:+=V_  
template < typename Cond, typename Actor > M7/P&d  
class do_while CTp~bGIv!=  
  { YN_#x  
Cond cd; p<Wb^BE  
Actor act; "B*a| 'n!  
public : kV!0cLH!hH  
template < typename T > I: U/%cr,  
  struct result_1 5)' _3r  
  { >};,Byv!%  
  typedef int result_type; Q~G+YjM3  
} ; ^+oi|y  
A@bWlwfl  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} LO[1xE9  
LG'JQGl5  
template < typename T > W:O<9ZbQ_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D QP#h5O  
  { s0H_Y'  
  do |Yh-`~~A"  
    { bM;yXgorU  
  act(t); 0){%4  
  } /*`BGNkYY  
  while (cd(t)); @ \J RxJ  
  return   0 ; \=Af AO@  
} 6[$kEKOY=  
} ; E:V&:9aQ@  
Wv_5sPqLW  
fKOm\R47  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). V]L$`7G  
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。 MG>g?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。 nT` NfN  
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。 u><ax  
下面就是产生这个functor的类: ehtiu!Vk  
|w- tkkS  
(aVs p*E  
template < typename Actor > K~<pD:s  
class do_while_actor a({qc0+UK  
  { r/HKxXT  
Actor act; cBmo#:>'  
public : {.bLh 0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,r{*o6  
FI.S?gy0   
template < typename Cond > aw/Y#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &~pj)\_  
} ; _Ta9rDSP]  
_Jk-nZgn  
-?e~dLu  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )~_!u}+:(  
最后,是那个do_ V:6#IL  
F) {f{-@)  
%83PbH  
class do_while_invoker \cPGyeq  
  { H`-%)c=  
public : eG|e1tK+  
template < typename Actor > bVtboHlY  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const cmt3ceCb  
  { h?.6e9Y4  
  return do_while_actor < Actor > (act); \@pl:Os  
} Z@ h<xo*r  
} do_; |?s%8c'w=  
a: iIfdd4'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? sa#=#0yg  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 YM3oqS D  
最后来说说怎么处理break和continue }tft@,dIC  
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):z1b3*?  
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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