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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda muLTYgaM  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 VrG|/2  
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, *9PQJeyR  
6 s/O\A  
fr7/%{s  
}9JPSl28Jr  
  class filler }HzZj;O^2>  
  { a &j?"o  
public : 'AoH2 |  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1vr/|RWW  
} ; +oa]v1/W  
&DV'%h>i=  
9cQSS'`F  
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: {rDZKy^f  
uo^>95lkv  
)_ y{^kn3^  
Vl%k:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); aap:~F{]X  
i8]r }a  
!WmpnPr1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 w@4+&v>O  
@9L9c  
k dqH36&<  
@ NF8?>!  
二. 战前分析 f{J7a1 `_  
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。 "(5}=T@,  
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 >; Bhl|r~z  
F&\o1g-L  
{XAKf_Cg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H0S7k`.  
  /* --------------------------------------------- */ VQCPgs  
vector < int *> vp( 10 ); x+&&[>-P  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Jg:'gF]jt  
/* --------------------------------------------- */ q&.!*rPD  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); xFJ>s-g*  
/* --------------------------------------------- */ J';tpr  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a;(:iMCi  
  /* --------------------------------------------- */ >3JOQ;:d8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); DI\^ +P  
/* --------------------------------------------- */ = 2k+/0ZbP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1VeCAx[e  
otOl7XF  
Ldu!uihx  
N\u-8nE5  
看了之后,我们可以思考一些问题: _VJb i,V  
1._1, _2是什么? -%A6eRShk  
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。 &&JMw6 &[`  
2._1 = 1是在做什么? <:p&P  
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。 4xlsdq8`t  
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。 &HE8O}<>  
REJ}T:  
.F]6uXd  
三. 动工 HZm44y$/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [x&&N*>N  
1Dbe0u  
t :_7 O7  
wNPZ[V:  
template < typename T > |(/"IS]  
class assignment F"q3p4-<>  
  { 1)%o:Xy o  
T value; 9}4L 8?2  
public : qIk6S6  
assignment( const T & v) : value(v) {} i|<*EXB"  
template < typename T2 > :KFhryN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4]cOTXk9C  
} ; 3K'3Xp@A  
T]:5y_4?[  
`s+qz  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6x{B  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment aRV<y8{9  
2XE4w# [j  
H;^6%HV1  
mr*zl*  
  class holder \+,jM6l}-  
  { BKIt,7j  
public : n4:WM+f4  
template < typename T >  2}`OjVS  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const rnW i<Se  
  { XdB8Oj~~  
  return assignment < T > (t); d#(xP2  
} ' ft  |  
} ; >Nov9<p  
R(:q^?  
)a.U|[:y[+  
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: .8,lhcpY  
!,\]> c  
  static holder _1; N=wB1gJ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &W ~,q(  
XW19hG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <%!@cE+y  
而不用手动写一个函数对象。 ;%U`P8b!  
:!R+/5a  
,e;(\t:  
3 -5^$-7_  
四. 问题分析 67#;.}4a  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ";jhj:Xj  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7~IAgjo,@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ICGBU>Db  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 FNUue  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |ey6Czm  
7==Uoy*O  
五. 问题1:一致性 4g6d6~098;  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| `'g%z: ~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 DukCXyB*l  
?(mlt"tPk  
struct holder K(_nfE{  
  { -JcfP+{wS  
  // ;}r#08I  
  template < typename T > )37|rB E  
T &   operator ()( const T & r) const C9~CP8  
  { LTi0,03l<  
  return (T & )r; LOp<c<+aW  
} _/KN98+  
} ; P'g$F<~V  
!#>{..}}3  
这样的话assignment也必须相应改动: _xbVAI4  
3 D\I#g  
template < typename Left, typename Right > lc*<UZR  
class assignment aK,G6y  
  { P2lj#aQLS  
Left l; :imp~~L;  
Right r; wp} PQw:  
public : rHP5;j<]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} chxO*G  
template < typename T2 > ,l~i|_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } $oh}!Smt  
} ; iLgWzA  
Yw./V0Z{@  
同时,holder的operator=也需要改动: Wz9 }glr  
Jz3u r)|  
template < typename T > ab6KK$s  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const r=u>TA$  
  { OJ&~uV>2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]m YY1%H8M  
} <zrGPwk  
UE*M\r<  
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。 hH%@8'1v  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2jA-y!(e  
JEj.D=@[  
return l(rhs) = r; D;m>9{=  
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。 |o6B:NH,rg  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 58WL8xu  
?&"-y)FG  
template < typename Tp > Td?a=yu:J  
class constant_t \=i>}Sg  
  { @*!8  
  const Tp t; ?oP<sGp  
public :  z7>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} KYMz  
template < typename T > SxH b76 ;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const PY~cu@'k{  
  { $o5<#g"/T  
  return t; tK0?9M.)  
} |s=)*DZv  
} ; u|i.6:/=  
fm Fh.m.+N  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6/ F]ncwG  
下面就可以修改holder的operator=了 aNw8][  
Y=\;$:L[  
template < typename T > jgbE@IA@!'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const cjp H hoW  
  { n-0RA~5z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Q`'w)aV  
} g"^<LX-  
6Xbo:#  
同时也要修改assignment的operator() $SA8$!:  
{p-&8-  
template < typename T2 > =UT*1-yh R  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } d%8hWlffz  
现在代码看起来就很一致了。 0escp~\Z  
!-)Hog5\  
六. 问题2:链式操作 9+_SG/@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -ich N/U]s  
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。 gWL'Fl}H  
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。 ]+Ik/+Nz  
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。 N8_ c%6GE  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct rK7m(  
4:WN-[xX  
template < typename T > 3%p^>D\  
struct result_1 4At{(fw W  
  { |Q[[WHqj2f  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; t&*X~(Yb!  
} ; -YPUrU[)  
:/A3l=}iV  
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: EA) K"C  
B=8],_  
template < typename T > h0_od/D1r  
struct   ref oF7o"NHaWa  
  { ,* !HN &  
typedef T & reference; S&^i*R4]  
} ; Xz4T_-X8d  
template < typename T > E>NRC\^@  
struct   ref < T &> kLtm_  
  { 3\JEp,5  
typedef T & reference; Xt& rYv  
} ; dn!#c=  
.?|pv}V  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !,WO]O v  
jbZ%Y0km%  
template < typename T > *.qm+#8W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $q%r}Cdg  
  { ^}8qPBz  
  return l(t) = r(t); ;n`SF~CU  
} l3[2b Qx  
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。 2)cq!Zv  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 bh V.uBH  
#2{H!jr  
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 i-Er|u; W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1g<jr.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 V'alzw7#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8=\}#F  
最后的布局是: ,sF49C D  
                Add Q#M@!&  
              /   \ _3YZz$07  
            Divide   5 v{tw;Z#  
            /   \ ~*NG~Kn"s  
          _1     3 #s% _ L  
似乎一切都解决了?不。 &pCa{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。 j AXKp b  
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。 J;8M. _  
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: :Q]P=-Y8  
$DS|jnpV  
template < typename Right > meJ%mY  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Pnl+.?  
Right & rt) const xs?Ska,N  
  { rlMahY"C  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); aq,Ab~V]  
} ~[a6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 v_G1YC7TU  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 1xBgb/+  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 GoSdo  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 f N_8HP6&  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 rD_\NgVAs  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 1/\JJ\  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: }%) ]b*3  
V$o]}|  
template < class Action > k7ye,_&>  
class picker : public Action 9^+8b9y  
  { {(#2G,  
public : z}.Q~4 f0D  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >8;EeRvI  
  // all the operator overloaded >>nOS]UL  
} ; Nl$b;~ u  
r{mj[N'@  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 kD*r@s]=  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: .30eO_msK  
1buVV]*~  
template < typename Right > tXXnHEz  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]Y;5U  
  { *TyLB&<t  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2pQ29  
} l~(A(1  
" i!Xiy~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > cZR9rnZT  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 , ;$SRQ.  
y <] x  
template < typename T >   struct picker_maker qe[P'\]L  
  { H3#rFO"C*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; W6^YFN  
} ; o$q})!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Gov]^?^D-  
  { $ VTk0J-W  
typedef picker < T > result; u; G-46  
} ; 2QIx~Er  
Ci9]#)"c  
下面总的结构就有了: %n B}Hq ;  
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。 hEhvA6f,  
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。 <rI8O;\H  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 C.`!?CW  
至此链式操作完美实现。 *N65B#  
r7FFZNs!  
^!A@:}t>  
七. 问题3 89Ch'D  
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。 ioT+,li  
wGLSei-s  
template < typename T1, typename T2 > CbW>yr  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uz;zmK  
  { a 8}!9kL  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); K#;EjR4H  
} AGGNJ4m  
:meq4!g{1  
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: #Y<QEGb(  
zBjbH=  
template < typename T1, typename T2 > |V-)3 #c  
struct result_2 H: rrY  
  { / LC!|-1E  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; O>,Rsj!e  
} ; |C`.m |  
H^fErl  
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? E}lNb  
这个差事就留给了holder自己。 A}W}H;8x  
    v|IG G'r  
_1ax6MwX  
template < int Order > >NJ`*M  
class holder; $s<bKju  
template <> ana?;NvC  
class holder < 1 > .azA1@V|  
  {  WfH4*e  
public : ~y" ^t@!E  
template < typename T > !SAR/sdXf  
  struct result_1 P$i d?  
  { 5Y#~+Im=[@  
  typedef T & result; 1kczlTF  
} ; d>hLnz1O  
template < typename T1, typename T2 > 9jf2b  
  struct result_2 <sor;;T  
  { snvixbN  
  typedef T1 & result; |PutTcjQ  
} ; ~JX+4~qT  
template < typename T > cz;gz4d8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I?X!v6  
  {  aX}:O  
  return (T & )r; glUf. :]  
} eb=#{  
template < typename T1, typename T2 > X;QhK] Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wPQRm[O|  
  { q3e^vMK"  
  return (T1 & )r1; :\69N/uw`  
} }0 b[/ZwQ  
} ; J_N`D+m  
U}:e-  
template <> Bs;.oK5!n@  
class holder < 2 > hZ~ \Z S7  
  { !9g >/9h  
public : j6#RV@ p`  
template < typename T > LgJUMR8vUO  
  struct result_1 %y[ t+)!E  
  { ByivV2qd{  
  typedef T & result; 56!/E5qgW  
} ; IgNL1KRD  
template < typename T1, typename T2 > dFzlcKFFD  
  struct result_2 M&ec%<lM  
  { A[Pz&\@  
  typedef T2 & result; w<jlE8u  
} ; @R s3i;"W  
template < typename T > =x-@-\m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 50HRgoP5Y  
  { pa2cM%48  
  return (T & )r; *,#T&M7D  
} [*z`p;n2D  
template < typename T1, typename T2 > o}6d[G>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VhX~sJ1%Gp  
  {  o\-:  
  return (T2 & )r2; :FWo,fq?:{  
} Kn4x _9  
} ; c5AEn -Q  
a[ A*9%a  
X%]m^[6  
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> >。 We:b1sZR  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -=VGXd  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: tY0C& u2  
e>Q_&6L  
return l(i, j) = r(i, j); b^C2<'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 'G8.)eTA'  
[.LbX`K:  
  return ( int & )i; n81z 0lnr  
  return ( int & )j; [O\[,E"K  
最后执行i = j; #7"*Pxb#A  
可见,参数被正确的选择了。 65AG# O5R  
ofHe8a8  
4 t< mX  
rh$q]  
+5oK91o[y  
八. 中期总结 AA~6r[*~  
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: xZ(f_Oy  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &C6Z{.3V  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~-zch=+u  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor wC>Xu.Z:  
|z]--h  
$i.)1.x  
<ecif_a=m  
m j@{hGP  
} 0x'm  
九. 简化 !R"iV^?V  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 >Qold7 M  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 yp\s Jc`  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: V>:ubl8j0l  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -Gn0TA2/C  
  +-*/&|^等 uBqZ62{G  
2. 返回引用。 VtzX I2.2  
  =,各种复合赋值等 4pC.mRu 0  
3. 返回固定类型。 >Z&Y!w'A|u  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *\T ]Z&E"  
4. 原样返回。 FCPi U3  
  operator, (|_N2R!  
5. 返回解引用的类型。 fLR\@f  
  operator*(单目) tC4 7P[b  
6. 返回地址。 a@}A;y'd  
  operator&(单目) %VmHw~xyF:  
7. 下表访问返回类型。 0 V3`rK  
  operator[] e QGhX(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 t%Hy#z1W_  
  operator<<和operator>> \SQwIM   
N_eZz#);  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 *g~\lFX,u  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: GMJ</xG  
p 7eRAQ\'  
template < typename Left > e9@7GaL`"S  
struct value_return 8nQjD<-  
  { 0VBbSn}Z<  
template < typename T > jce^Xf  
  struct result_1 v5`Q7ZZ  
  { ^*A8 NdaB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ncCgc5uP  
} ; A0`#n|(Ad!  
SxWK@)tP  
template < typename T1, typename T2 > W*/0[|n*  
  struct result_2 J8:f9a:|M  
  { wR*>9LjeG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; b$k|D)_|  
} ; ^oT!%"\  
} ; C)8>_PY[M  
[6{o13mCWE  
r~U/t~V=D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Mz#<Vm4  
+?[,{WtV  
下面我们来剥离functor中的operator() fBRU4q=^T  
首先operator里面的代码全是下面的形式: B`i 5lD  
q#!]5  
return l(t) op r(t) k7\ ,N o}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @$ggPrs  
return op l(t) AHl1{* [  
return op l(t1, t2) [d}AlG!  
return l(t) op (M,IgSn9  
return l(t1, t2) op Vp~c$y+  
return l(t)[r(t)] oP 4z>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ">D7wX,.>  
WjVj@oC  
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: mf\eg`'4?  
单目: return f(l(t), r(t)); GfMCHs   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); TqN4OkCm/  
双目: return f(l(t)); vk] vtjf&%  
return f(l(t1, t2)); G.[,P~yy.  
下面就是f的实现,以operator/为例 i6y$P6s  
@ky<5r*JU(  
struct meta_divide  ]H_|E  
  { TEYn^/n~  
template < typename T1, typename T2 > {'e%Hx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) T_=iJ: Q  
  { ? j8S.d~  
  return t1 / t2; z6+D=<  
} gV\{Qoj  
} ; Yl#|+xYA5[  
1{pU:/_W  
这个工作可以让宏来做: #y:,owo3I  
m_pqU(sP  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -IF3'VG  
template < typename T1, typename T2 > \ nnol)|C{5Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; dqu+-43I|  
以后可以直接用 yl'@p 5n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (yB)rBh>n  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 xG|T_|?  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) J jp)%c#_  
'gQ0=6(\  
K6s%=.Zi(  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 |>U:Pb(  
0`D` Je<t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 01^+HEbm  
class unary_op : public Rettype 2V6kCy@V  
  { eK)R=M@i  
    Left l; mIy|]e`SJ  
public : b)1v:X4Bv=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^+'[:rE  
qVDf98  
template < typename T > zA g.,dA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ].e4a;pt  
      { !/;/ X\d  
      return FuncType::execute(l(t)); &?)? w-$p  
    } >ukn<  
4,)EG1  
    template < typename T1, typename T2 > "ytPS~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QO&{Jx.^[  
      { =]swhF+l-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); , A@uSfC(  
    } 5zf bI  
} ; 4 [K"e{W3  
'Jl |-RUd  
<jwQ&fm)/R  
同样还可以申明一个binary_op "7X[@xX@  
{k"t`uo_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ah9P C7[  
class binary_op : public Rettype uihU)]+@t/  
  { 7kDqgod^A  
    Left l; g;n6hXq4  
Right r; kQt#^pO)  
public : ><Awk~KR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3<%ci&B  
^_rBEyz@  
template < typename T > Nm.G,6<J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yPXa  
      { c`E0sgp  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); aB*'DDlx"r  
    } wdo(K.m  
99G'`NO  
    template < typename T1, typename T2 > gL(_!mcwu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LjEG1$F>  
      { , R;k>'.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :Q-QY)hH  
    } =lOdg3#\a  
} ; qe3d,!  
bK69Rb@\A  
k+5l  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 BV-(`#~:y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 s'4%ZE2Dr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) D<wz%*  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 p-o8Ctc?V  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! V7}]39m(s  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 =73aME}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 h%UM<TZ]"  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) qe<xH#6  
下面是修改过的unary_op &)ED||r,  
E gD$A!6N8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \'9(zbvz9  
class unary_op uy'qIq  
  { Q*54!^l+_r  
Left l; #i'wDvhol  
  vKFEA7  
public : ~LF1$Cai  
rf=oH }  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} N eC]MW  
9@^N* E+  
template < typename T > ;BmPP,  
  struct result_1 \`oP\|Z  
  { Is[n7Q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {TVQ]G%'b  
} ; Memb`3  
\f-@L;8#  
template < typename T1, typename T2 > <Eu/f`8  
  struct result_2 JH+uBZh6  
  { m 88(f2Ch  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pJo#7rxd6  
} ; [O@U@bD9  
me YSW  
template < typename T1, typename T2 > U_C[9Z'P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O[j$n  
  { H.]p\ UY9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 's\rQ-TV  
} %% +@s   
h )% e  
template < typename T > P/,ezVb=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FG5YZrONx  
  { oEJxey]B7  
  return OpClass::execute(lt(t)); O^DLp/vM  
} =: =s  
sUk&NM%>  
} ; = J0r,dR  
otmyI;v 7<  
f64}#E|w  
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 4K0Fc^-  
好啦,现在才真正完美了。 ?W\KIp \Kn  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?`3G5at)9f  
Q6$^lRNOpk  
template < typename Right > y3Ul}mVhA  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wJg&OQc9  
  { ,Yu2K`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); PnJA'@x  
} @g] >D  
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。 7? ]wAH89  
*(o^w'5  
TeHxqWx  
4hWFgk  
<Q@{6  
十. bind ?8ady% .ls  
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。 rI'kZ0&  
先来分析一下一段例子 ,veo/k<"r8  
bW2Msv/H  
:a*F>S!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} LM*m> n*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :Tdl84   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,!bcm  
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。 5|g#>sx>`q  
我们来写个简单的。 hY/i)T{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !|-:"hE1h  
对于函数对象类的版本: g+QNIM>  
J:dNV <A^  
template < typename Func > b8h6fB:2  
struct functor_trait (AT)w/  
  { kPYQcOK8  
typedef typename Func::result_type result_type; RY9Ur  
} ; X<uH [  
对于无参数函数的版本: @#::C@V]  
@5\/L6SRfL  
template < typename Ret > fl71{jJ_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,ik\MSS  
  { s@K #M  
typedef Ret result_type; RJE<1!{  
} ; [(iJj3s!  
对于单参数函数的版本: Tl S 904'  
U(\ ^!S1  
template < typename Ret, typename V1 > l-q.VY2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > / jN &VpDG  
  { zJTSg  
typedef Ret result_type; Dw&_6\F@  
} ; G\Q0{4w8  
对于双参数函数的版本: Mo&Po9  
kjRL|qx`a;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *W<|5<<u@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #IxCI)!I{[  
  { $`txU5#vs  
typedef Ret result_type; #4{9l SbU  
} ; +.|8W!h`1  
等等。。。 lt|UehJ F  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ePY69!pO5e  
ol@LLT_m  
template < typename Func > TN.&FDqC9  
struct func_return N=;VS-  
  { N  Bpf  
template < typename T > iYz!:TxP  
  struct result_1 ILT.yxV  
  { 5uD'Kd$H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J-Wphc!m  
} ; 3ms{gZbw  
AjMx\'(C  
template < typename T1, typename T2 > S*a_  
  struct result_2 q6zKyOE  
  { h9j/mUwV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; oT[8Iu  
} ; z/t+t_y  
} ; ym6gj#2m  
QE~#eo  
wIK&EGQ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [ FNA:  
X-J<gI(Y  
template < typename Func, typename aPicker > Ng1uJa[k!d  
class binder_1 XkuZ2(  
  { yWZ%|K~$  
Func fn; qb$f,E[  
aPicker pk; Cs8e("w  
public : ^ ,yh384  
\bumB<w(]  
template < typename T > aDE)Nf}  
  struct result_1 bId@V[9  
  { ,XmyC7y<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; S`&YY89{&  
} ; 5:~BGK&{Y  
m'ykDK\B  
template < typename T1, typename T2 > *m`KY)b=l  
  struct result_2 Auf2JH~  
  { jl~?I*Gr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^n8r mh_%  
} ; NRZ>03w  
3qBZzM O*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @M]7',2"  
yf7$m_$C'  
template < typename T > oN " /w~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  d`&F  
  { ,MdK "Qa>  
  return fn(pk(t)); ET}Dh3A  
} 4^Ghn  
template < typename T1, typename T2 > :s`\jJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }dO^q-t$3  
  { ay,E!G&H  
  return fn(pk(t1, t2)); s7}46\/U  
} RNn5,W  
} ; s6J`i&uu  
8^%Nl `_2B  
isR|K9qf^  
一目了然不是么? '{xPdN  
最后实现bind $E]W U?U  
7iBN!"G0  
h$~ \to$C  
template < typename Func, typename aPicker > ?\NWKp  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #Jqa_$\.  
  { o `N /w  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &o$Pwk\p/  
} cN\Fgbt  
{expx<+4F  
2个以上参数的bind可以同理实现。 QSq0{  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 v\:P _J  
m'P,:S)=  
十一. phoenix { |[n>k   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: aZ{]t:]  
#0;ULZ99aH  
for_each(v.begin(), v.end(), yxz"9PE/P  
( f]Q`8nU  
do_ PhOtSml0  
[ y,QJy=?  
  cout << _1 <<   " , " :gJ?3LwTf  
] I@<\DltPi  
.while_( -- _1), Z&E!m   
cout << var( " \n " ) .#[==  
) bI"_hvcFp  
); \tx4bV#  
3/q) %Z^=  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ).b,KSi  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor #N'W+M /  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1fzHmD  
那么我们就照着这个思路来实现吧: l4+Bs!i`  
t}]R0O.s  
qoXncdDHZ  
template < typename Cond, typename Actor > HM(S}>  
class do_while Gn8'h TM  
  { n6Qsug$z  
Cond cd; #[C=LGi  
Actor act; _rU%DL?  
public : ')mR87  
template < typename T > K7CrRT3>6  
  struct result_1 n$O[yRMI[  
  { C[xY 0<^B  
  typedef int result_type; ,=@%XMS  
} ; ?|;q=p`t-  
vRQ7=N{3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ',Q|g^rF]  
y:R!E *.L'  
template < typename T > 86AZ)UP2D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7} 2Aq  
  { B<" `<oG@|  
  do BrO" _  
    { Dxlpo! ?#  
  act(t); gx',~  
  } j aEUz5  
  while (cd(t)); @jxAU7!  
  return   0 ; h vO  
} lEWF~L5=:  
} ; muJR~4  
88l\8k4r  
RMvq\J}w!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2`;&Uwt  
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。 Z=&cBv4Fs  
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。 f6r~Ycf,f  
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。 $ rU"Krf67  
下面就是产生这个functor的类: Fb0r(vQ^  
zG. \xmp  
3\B 28m  
template < typename Actor > 4ru-qF  
class do_while_actor ;qN;oSK  
  { cfP9b8JG  
Actor act;  e#t7  
public : !Enq2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3~o#1*->  
(/a#1Pd&  
template < typename Cond > %Y:"5fH  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0Kytg\p}  
} ; lIUaGz|  
2]}4)_&d<e  
s1GR!*z>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 N a $eeM  
最后,是那个do_ $"P[nNW3  
DQ*T2*L  
.;$Ub[  
class do_while_invoker kR,ry:J-  
  { rd:WF(]  
public : ^kO+NH40  
template < typename Actor > +>}LT_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ``?79MJ5  
  { Nm7YH@x*o  
  return do_while_actor < Actor > (act); Z)^1~!w0  
} l{o,"P"  
} do_; $~+(si2  
a-bj! Rs  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Pb`Uxv  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 NZoNsNu*C.  
最后来说说怎么处理break和continue 6D&{+;  
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。 /f}!G  
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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