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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6.=1k  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~x|Sv4M  
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, =H?5fT^  
$:Z xb  
lfd{O7L0b  
"z4E|s  
  class filler yE{UV>ry  
  { 4zbV' ]  
public : io_64K+K  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} b?L43t,  
} ; 9 NSYrIQ"  
j'cCX[i  
\9Zfu4WR  
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: 7O :Gi*MA  
A1T;9`E  
sJ()ItU5i  
.sMi"gg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~h|L;E"  
B%;+8]  
tvCTC ey  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8#-}3~l[  
`P*j~ZLlXN  
WLFzLW=PD  
XaSl6CH  
二. 战前分析 >pHvBFa3G  
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。 3e1"5~?'<  
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 )+R3C%  
HXo'^^}q;  
5|z[%x~f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $7g(-W  
  /* --------------------------------------------- */ ^@eCT}p{  
vector < int *> vp( 10 ); zxHfQ(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Y :BrAa[  
/* --------------------------------------------- */ 24l9/v'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); K*RRbtb  
/* --------------------------------------------- */ hUc |Xm  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?"Q6;np*  
  /* --------------------------------------------- */ lph_cY3p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); P~>nlm82]  
/* --------------------------------------------- */ EJY:C9W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); l]cQ7g5  
y+h=x4t  
|9M y>8k(  
EatDT*!  
看了之后,我们可以思考一些问题: vUA`V\  
1._1, _2是什么? ]z NL+]1_  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Pw1H) <X  
2._1 = 1是在做什么? t F( mD=[  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 yB[ LO( i  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 AP@d2{"m}  
#}?$mxME*  
F@3,>~[%I  
三. 动工 f}3bYF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (avaTUMOqy  
rR;Om1 -,  
jL>r*=K)%  
(>23[;.0  
template < typename T > :{<HiJdp  
class assignment #xB%v  
  { GV/FK{v5  
T value; RzRLrfV  
public : ' 'N@ <|  
assignment( const T & v) : value(v) {} j+seJg<_  
template < typename T2 > )qe o`4+y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;rbn/6  
} ; 1Btf)y'  
qI:wm=  
:#;?dMkTY  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6 h):o  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment iqYc&}k,  
54&2SU$kx  
6!N&,I  
hG]20n2  
  class holder E}+A)7mA  
  { /@e\I0P^  
public : I&0yUhn  
template < typename T > |n/id(R+  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1??RX}8[L+  
  { !b=$FOC>  
  return assignment < T > (t); eS|p3jk;  
} -)GfSk   
} ; c$;enAf@  
"G:>}cs%?  
b%F*Nr  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: x&wUPo{  
d=XhOC$  
  static holder _1; |@nXlZE  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^4:= b  
|v&&%>A2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )Ec;krb+  
而不用手动写一个函数对象。 s+11) ~  
}, H,ky  
]]4E)j8  
^C{a'  
四. 问题分析 ~qF9*{~!  
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。 f#jAjzmYL  
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。 zb(u?U  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +TX]~k79Oq  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =&'j;j  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 WUWQcJj  
FtXEudk  
五. 问题1:一致性 tKs0]8tc  
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?| HT'dft #  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 H#D=vx'  
I{ $|Ed1  
struct holder 1/HZY0em  
  { KqQrxi?f-  
  // &nYmVwi?"Q  
  template < typename T > LY MfoXp  
T &   operator ()( const T & r) const +?p ;,Z%5  
  { \BDNF< _  
  return (T & )r; V/Tp&+Z.c  
} WJ@,f%=<~  
} ; 1<F/boF~  
lF<(yF5  
这样的话assignment也必须相应改动: i || /=ai  
&uM?DQ`o8  
template < typename Left, typename Right > dxA=gL2  
class assignment k&2I(2S  
  { Q. >"@c[  
Left l; J=sQ].EK  
Right r; 4 _ 3\4  
public : G2rvi=8=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <8Ad\MU  
template < typename T2 > Nuj%8om6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } J_,y?}.e3  
} ; 8K qv)FjB  
!O\r[c  
同时,holder的operator=也需要改动: '*pq@|q;t  
8PQ& 7o  
template < typename T > ``={FaV~m  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const laAG%lq/'  
  { )}R0'QGd  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6Yklaq5  
} wo/H:3^N  
`is6\RH  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 !tVV +vT#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 i^8Zp;O"f  
4-o$OI>  
return l(rhs) = r; @!-= :<h  
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。 k~H-:@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /{lls2ycW%  
h )w<{/p(  
template < typename Tp > _Nd\Cm  
class constant_t 7 9Iz,_  
  { S7V;sR"V2  
  const Tp t; Uc&0>_Z  
public : #M:W?&.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} sx9 N8T3n  
template < typename T > jN[Z mJz'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const nQ mkDPjU  
  { *I~F7Z]|  
  return t; e= '3gzz  
} a*=e 3nS  
} ; ,}NG@JID  
k;%}%"EVZ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 q+N}AKawB  
下面就可以修改holder的operator=了 = zsXa=<  
Ws=J)2q  
template < typename T >  Z/64E^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (T@ov~ @  
  { te1lUQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); A2B&X}K|U  
} 8!1o,=I$  
_PuMZjGL  
同时也要修改assignment的operator() 2 `#|;x^<  
%j=7e@   
template < typename T2 > _onHe"%{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ALFw[1X  
现在代码看起来就很一致了。 <#c2Hg%jh  
0^;{b^!(  
六. 问题2:链式操作 fUa`Y ryQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ohwQ%NDl  
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。 RE Hfk6YE  
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。 <)M?qkjb  
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。 ct/I85c@P  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct y&iLhd!p  
 X'0A"9  
template < typename T > >~6 ;9{@  
struct result_1 <{'':/tXI  
  { BYu|loc  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; e Q0bx&  
} ; ?L_#AdK  
*FO']D  
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: &vLZj  
Jg7IGU(dct  
template < typename T > ,Qp58u2V  
struct   ref nwz}&nR  
  { 1 }:k w  
typedef T & reference; nuvz!<5\{  
} ; Z#9{1sHEP  
template < typename T > ]E`DG  
struct   ref < T &> }O_6wi  
  { ,"DkMK4%  
typedef T & reference; ZV&=B%J bs  
} ; %!WQ;(  
@~zhAU!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }UX>O  
JBuorc  
template < typename T > 1,4kw~tA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,"&vhgYU  
  { ] Qj65]  
  return l(t) = r(t); ~fr1O`8  
} jLZ+HYyG9  
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。 U,)+wZJ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Dtn|$g,  
+&JF|#FQ`  
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 !DLIIKO78  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -O oXb( I4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $+$+;1[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 sjztT<{Q^-  
最后的布局是: t@b';Cuv  
                Add #*?a"  
              /   \  ~B/|#o2  
            Divide   5 )5bhyzSZI  
            /   \ R\6#J0&Y-  
          _1     3 Dj?9 5Z,r  
似乎一切都解决了?不。 16x M?P  
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。 pp/Cn4"w  
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。 Pf]L`haGN  
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: 6=FF*"-6E  
c_%vD~6W-  
template < typename Right > b>G!K)MS3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const C}wmoYikV  
Right & rt) const {DAwkJvb]  
  { Rg+V;C C~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xqLLoSte  
} GQT|T0>Ro  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 J1g `0XH  
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。 4 uD!-1LT@  
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。 c}$?k@=  
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。 z;1yZ4[G  
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。 =U2`]50  
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? J/=b1{d"n  
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: v cqL  
Gh|q[s*k  
template < class Action > 'Ko T8g\b  
class picker : public Action 2#ypM9  
  { aZ- )w  
public : zPZy#7/A  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?2QssfB  
  // all the operator overloaded J/WPffqD  
} ; vA"yy"B+ V  
dfO84Z} 5  
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。 !=Cd1 $<  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: J$@3,=L6V  
iwrS>Sm  
template < typename Right > L/#^&*'B  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const A03,X;S+  
  { n`;=^^B  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "m(HQ5e)*  
} =[3I#s?V  
Lw1~$rZg  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 3/P2&m  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 B!yAam#^  
NkA|T1w7  
template < typename T >   struct picker_maker n*hHqZl  
  { k oZqoP  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Dtt[a  
} ; Qgf\gTF$r+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > K%Jy?7 U  
  { L-",.U*;  
typedef picker < T > result; D'c, z[  
} ; "=N[g  
@'jC>BS8`  
下面总的结构就有了: H~Hh $-z  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 u6$fF=  
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。 >@` D@_v  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]t(;bD hT  
至此链式操作完美实现。 `pOiv&>  
rt^<=|Z  
!ku5P+y$  
七. 问题3 [r<lAS{ .  
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。 ldO6W7 G|h  
vrLI`3n]  
template < typename T1, typename T2 > 1s"6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &FW|O(]  
  { *C}vy`X  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1-Sc@WXd  
} f@]4udc e  
h,LwC9  
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: ix [aS  
%\Z{~(&-v  
template < typename T1, typename T2 > R*VJe+5w  
struct result_2 m?`U;R[  
  { ? L|m:A`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +Gg6h=u  
} ; eZJrV} V  
YP5V~-O/  
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? .r[kNh@ b%  
这个差事就留给了holder自己。 8fY1~\G:\  
    [f!sBJ!  
OjcxD5"v9  
template < int Order > =I-SQI8  
class holder;  :RBp  
template <> NffZttN  
class holder < 1 > {|9x*I  
  { 4en[!*  
public : ]hJ#%1  
template < typename T > NnRR"'  
  struct result_1 )`, Bt  
  { ou0(C `  
  typedef T & result; j|N;&s`  
} ; tg_v\n  
template < typename T1, typename T2 > R/VrBiw  
  struct result_2 TyI"fP  
  { }`FC'!(   
  typedef T1 & result; w)2X0ev"  
} ; Yg3Vj=  
template < typename T > 7j8nDX<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }\!&3^I  
  { $<xa "aN!  
  return (T & )r; 8!(4;fN$j.  
} 9TuE.  
template < typename T1, typename T2 > G|*^W;(Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HN9!~G  
  { fRS)YE@a:  
  return (T1 & )r1; Q& j:ai*  
} f| P%  
} ; n}Pz:  
h&|q>M3  
template <> @ )owj^sA  
class holder < 2 > @*`9!K%  
  { =87.6Ai  
public : -rb]<FrL^  
template < typename T > BG\g`NK}Z  
  struct result_1 y9kydu#q  
  { _BHR ?I[w  
  typedef T & result; bKRz=$P?  
} ; 65X$k]x  
template < typename T1, typename T2 > jODx&dVr  
  struct result_2 tXDO@YH3S  
  { T1sb6CT  
  typedef T2 & result; )4q0(O)d  
} ; I CCmE#n  
template < typename T > E`]lr[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KV v0bE  
  { >G(M&  
  return (T & )r; n#8N{ya5x1  
} w7GF,a  
template < typename T1, typename T2 > vs]#?3+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _1 TSt%L  
  { sq1Z;l31"  
  return (T2 & )r2; fbgq+f`\  
} l?F-w;wHN  
} ; P4@<`Eb  
BiI?eT +  
ME4Ir  
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> >。 jLRUWg  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: v,qK= ]ty  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: K.'II9-{  
YbjeM6#E  
return l(i, j) = r(i, j); H~y 7o_tg  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `hJSo?G>  
rN* , U\q  
  return ( int & )i; lrQ +G@#  
  return ( int & )j; N4y$$.uv2  
最后执行i = j; nW?DlECo?  
可见,参数被正确的选择了。 PgZeDUPP  
Pt<lHfd  
57W4E{A  
l'h[wwEXm{  
;`ZGiax  
八. 中期总结 'fB/6[bd  
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: m E<n=g=  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >:7W.QLRU  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 k\,01Y^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor J<8~w; i  
} ti+tM*  
>(>Fx\z}  
zyey5Z:7  
-?)` OHc^  
0>PO4WFVJ  
九. 简化 GMLDmTV  
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。 dno=C  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 f?xc-lX5R  
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: Sw!/ I PO  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e> "/Uii  
  +-*/&|^等 B/@9.a.c  
2. 返回引用。 TM_ MJp  
  =,各种复合赋值等 .^]=h#[e  
3. 返回固定类型。 [p3)C<;ZC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) };m.Y>=)K  
4. 原样返回。 cZn B 2T?  
  operator, ~c8Z9[QW  
5. 返回解引用的类型。 :{pJ  
  operator*(单目) B5%N@g$`j  
6. 返回地址。 P<@Yux#  
  operator&(单目) [3":7bB 'E  
7. 下表访问返回类型。 !wl3}]q  
  operator[] &W1{o&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 nx<q]J uv\  
  operator<<和operator>> @WuB&uF=d  
cB5|% @$I  
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。 >icK]W  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?cQ  
dm4dT59  
template < typename Left > "WKE% f  
struct value_return @C),-TM  
  { =\IcUY,4  
template < typename T > v5i?4?-Z  
  struct result_1 =A,32&;@N  
  { 7 R1;'/;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >j]*=&,7  
} ; oL'  :07_  
Q!DQ!;Br6  
template < typename T1, typename T2 > f#xqu +)Z  
  struct result_2 m9^ ? p  
  { a.F6!?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; MmOGt!}9A  
} ; -Kt36:|  
} ; @vf{_g<  
^=)? a;V  
u(KeS`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9\W~5J<7  
l'N>9~f  
下面我们来剥离functor中的operator() S\<]|tM:x  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ilv6A9/  
x9PEYhL?  
return l(t) op r(t) ;8sEE?C$g  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) LQYT/  
return op l(t) x@ bZ((w  
return op l(t1, t2) zqAK|jbL  
return l(t) op {]-nYHGL  
return l(t1, t2) op c4CBpi?}  
return l(t)[r(t)] 8}p5MG  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >VqMSe_v  
AX8;x1t^.  
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: g#=^U`y  
单目: return f(l(t), r(t)); EAFKf*K=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }vO^%Gd  
双目: return f(l(t)); 6X5m1+ Oi^  
return f(l(t1, t2)); GpF,=:  
下面就是f的实现,以operator/为例 NW=j>7  
=1n>vUW+J  
struct meta_divide _p{ag 1gP  
  { V]}/e!XK\  
template < typename T1, typename T2 > j^Zp BNL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;,*U,eV  
  { 3uRnbO-  
  return t1 / t2; vzaxi;S<  
} C%#C|X193  
} ; %{/0K<M  
l) VMF44  
这个工作可以让宏来做: ~;m~)D  
>C_! }~  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :KX/GN!n  
template < typename T1, typename T2 > \ D'O[0?N"g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @tjC{?5Y  
以后可以直接用 L0|Vc9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1; L!g*!E  
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 I+O !<S B  
(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。。。) sutj G`m  
$.kIB+K  
1aYO:ZPy  
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 ?h>mrj  
jopC\Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Jc9SHCJ  
class unary_op : public Rettype */\dH<  
  { -lSm:O@'  
    Left l; M~N'z /  
public : .:RoD?px  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} f<|8NQ2y.  
;5y4v  
template < typename T > shn`>=0.&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y/Y746I  
      { +< BAJWU  
      return FuncType::execute(l(t)); 'zT/ x`V  
    } y L&n)   
6xz&Qi7w  
    template < typename T1, typename T2 > N@)4H2_u \  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y]8l]l 1  
      { b@,=;Y)O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); wK#UFOp  
    } <\zb*e&vr  
} ; e4CG=K3s  
 5Y9 j/wA  
:X`J1E]Rjd  
同样还可以申明一个binary_op fXL>L   
vgE5(fJh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > f"Iv  
class binary_op : public Rettype -QS_bQG%  
  { y'pG'"U]_  
    Left l; "t_]Qu6  
Right r; $ HUCp9  
public : =:a 3cr~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pM VeUK?  
|Q:`:ODy`5  
template < typename T > /h2`?~k+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W=)}=^N0  
      { 2N)vEUyDV  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?'_iqg3  
    } /Zv}u  
(\R"v^  
    template < typename T1, typename T2 > xOu cZ+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C!Tl?>Tt  
      { PVtQ&m$y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); U_I'Nz!^ t  
    } +U6! bu>C  
} ; * rs_k/2(  
q(uu;l[  
\*_a#4a  
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 QL\'pW5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 n!tCz<v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $6oLiYFX;  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 D %5 0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! u-k*[!JU  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Za01z^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  &$+yXN  
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) i,bFe&7J  
下面是修改过的unary_op iWtWT1n8n  
j f^fj-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \< z{ @  
class unary_op +F0M?,  
  { e|kYu[^  
Left l; 0q62{p7  
  ZMx<:0ai  
public : =n#xnZ3  
da 2BQ;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} v4S|&m  
'{Ywb@Bc  
template < typename T > 'vCFT(C-  
  struct result_1 e1'_]   
  { ]AfeaU'>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 12rr:(#%s  
} ; _ :][{W#  
#FeM.k6  
template < typename T1, typename T2 > u37+B  
  struct result_2  lual'~  
  { rN>f"/J |  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F!Nx^M1  
} ; u/,m2N9cL  
US Q{o  
template < typename T1, typename T2 > _/PjeEm $p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rgOB0[  
  { `[`eg<xj  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #%E~I A%  
} b)`<J @&{  
Y%Saz+  
template < typename T > L%=u&9DmU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qy9#(596  
  { q`qbaX\J3  
  return OpClass::execute(lt(t)); -1U]@s  
} PY) 74sa  
%40|7 O  
} ; 'Z;R!@Dm  
3ne=7Mj  
1k;X*r#  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug m:K/ )v*  
好啦,现在才真正完美了。 ! 5]/2  
现在在picker里面就可以这么添加了: glHHr  
E?%rmdyhL!  
template < typename Right > V<(cW'zA/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const UXe@c@3  
  { B(E+2;!QF  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); KZ&8aulP  
} ve'hz{W  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 7TlOF  
2}hEBw68  
fF<~2MiKw  
z,$^|'pP  
[?_^Cy  
十. bind 4fp}`U  
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。 02?y%  
先来分析一下一段例子 4fQ<A <2/  
3-z57f,}6~  
i. 6c;KU  
int foo( int x, int y) { return x - y;} N9idk}T  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  w8$8P  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 arRb q!mO  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 '\=aSZVO  
我们来写个简单的。 _-^a8F>/19  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: CKy' 8I9  
对于函数对象类的版本: PkMN@JS  
`l'z#\  
template < typename Func > ;",W&HQbE  
struct functor_trait l*":WzRGvF  
  { 9J$N5  
typedef typename Func::result_type result_type; 5{L~e>oS9  
} ; =YOq0  
对于无参数函数的版本: Y2W|b5  
J>TNyVaoQ  
template < typename Ret > *3d+ !#;rG  
struct functor_trait < Ret ( * )() > gwm!Pw j  
  { Xq@Bzya  
typedef Ret result_type; T]HeS(  
} ; E{k$4  
对于单参数函数的版本: .J"QW~g^  
"m4. _4U  
template < typename Ret, typename V1 > @>cz$##`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > L 4V,y>  
  { tp*.'p-SI  
typedef Ret result_type; ^CO{86V  
} ; 0Ta&o-e  
对于双参数函数的版本: 3:C)1q  
WPI<SsLd  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > JlR$"GU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ( RO-~-  
  { Ql"kJ_F!br  
typedef Ret result_type; ,cE yV74  
} ; B\S}*IE  
等等。。。 /o OZ>B%1s  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy n&OM~Vs  
y^Uh<L0M  
template < typename Func > j 5}'*  
struct func_return ckGmwYP9  
  { mC2K &'[  
template < typename T > /| q .q  
  struct result_1 f7YBhF  
  { dq,j?~ _}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7UIf   
} ; ;/:Sx/#s  
6_,JW{#"  
template < typename T1, typename T2 > "!+gA&  
  struct result_2 >)F "lR:o  
  { *5IB@^<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @A4$k dJ2  
} ; (\0 <|pW  
} ; cbN;Kv?ak}  
28k=@k^q  
F~q(@.b  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 jp_|pC'  
JIhEkY  
template < typename Func, typename aPicker > }R`Rqg-W  
class binder_1 {`QA.he.  
  { s1q8r!2\w  
Func fn; Xu8I8nAwl  
aPicker pk;  D|)a7_  
public : I)tiXcJw  
AHRJ7l;a  
template < typename T > k,[*h-{8  
  struct result_1 DmpT<SI+!  
  { 1rJ2}d\y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; baBBn %_V  
} ; "$XX4w M  
V:$+$"|  
template < typename T1, typename T2 > < Hkq  
  struct result_2 I]^>>>p$  
  { GL=}Vu`(*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '`3#FCg  
} ; "|h%Uy?XY  
r/2= nE  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &E_a0*)e  
$P=C7;  
template < typename T > ? 3=G'Ip5n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CZ<T@k  
  { sU"%,Q5  
  return fn(pk(t)); f#= c=e-A  
} 1Y|a:){G  
template < typename T1, typename T2 > LWyr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |'q%9 #  
  { 5J10S  
  return fn(pk(t1, t2)); Ot2o=^Ng  
} <eoie6@3  
} ; X H-_tvB  
s_'&_>D  
%up?70  
一目了然不是么? 4f([EV[6dK  
最后实现bind iQ;p59wSzL  
+!/ATR%Uci  
qhEv6Yxfw6  
template < typename Func, typename aPicker > w G%W{T$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0B}4$STOo[  
  { A*EOn1hN  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); q`q;og `  
} *yu}e)(0  
WMSJU/-P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 AcC &Q:g  
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。 c.ow4~>  
D|N4X`T`  
十一. phoenix qN $t_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Oynb "T&8  
: ?>7Z6  
for_each(v.begin(), v.end(), *l+#<5x  
( e-nA>v  
do_ [3 Pp NCY  
[ rtV`Q[E  
  cout << _1 <<   " , " CSO'``16  
] , NSf  
.while_( -- _1), rbZbj#  
cout << var( " \n " ) )cqD">vs  
) lW+mH=  
); mj~:MCC  
mdj%zJ8/  
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: b/wpk~qi  
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 $x0SWJ \G  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 apvcWF%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: &Y]':gJ  
v}G^+-?  
{&  o^p!  
template < typename Cond, typename Actor > f7Gn$E|/r;  
class do_while #B `?}a=  
  { ;]{ee?Q^ld  
Cond cd; Cp8=8N(Xb  
Actor act; 4&/CES  
public : 2w 2Bc+#o  
template < typename T > ^L[:DB{Z  
  struct result_1 ,X4e?$7g  
  { wP!X)p\  
  typedef int result_type; OQVrg2A%(  
} ; mk-{@$QJb  
$#Pxf  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 64s;EC  
2hh8G5IaQ  
template < typename T > nbi7r cT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ).T&fa"  
  { i+_LKHQN  
  do v}B%:1P4  
    { N]<(cG&p  
  act(t);  T]#V  
  } -dntV=  
  while (cd(t)); 0RUk^  
  return   0 ; YOCEEh?  
} "M I';6  
} ; %y1!'R:ZW  
*@U{[J  
e8m,q~%#/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .Y)[c. ,j  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 f :c'j`  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 )2}R1K>  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 +7Ws`qhEe  
下面就是产生这个functor的类: PwY/VGT  
)>volP  
*Gsj pNr-  
template < typename Actor > D=tZ}_'{t  
class do_while_actor 3h:j.8Z  
  { m[hL GD'Fi  
Actor act; LPk@t^[  
public : b 2gng}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .l}Ap7@  
Jt~Ivn,  
template < typename Cond > RObnu*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ! 'zd(kv<  
} ; )rc!irac]  
Z6!Up1  
;>6< u.N  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 UaT%tv>}8#  
最后,是那个do_ _O9V"DM  
&L o TO+  
((y|?Z$  
class do_while_invoker tC[ZWL  
  { ^-o{3Q(w  
public : MP]<m7669*  
template < typename Actor > 1S{Biqi+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /dnwN7Gf  
  { )"?4d[ 5  
  return do_while_actor < Actor > (act); b R\7j+*&  
} qxL\G &~  
} do_; pR0[qsQM  
(vXr2Z<l  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? iL/c^(1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |vI*S5kn6A  
最后来说说怎么处理break和continue t)SZ2G1r  
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。 l#)X/(?;  
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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