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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0N~AQu  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 lth t'|  
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, }-:s9Lt  
S/? KC^JP  
P7;=rSW  
E5P?(5Nv  
  class filler , wT$L 3  
  { P%v7(bqL4+  
public : TM8WaH   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1YmB2h[Z  
} ; j"aimjqd3  
piE9qXn  
p-H q\DP  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: %.kJ@@_e  
<j93   
FfnW  
Q]7Rqslz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >W= 0N (  
?3wEO>u  
smLXNO  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 GVT+c@Gx  
72qbxPY13h  
E4^zW_|xE  
}5Yd:%u5  
二. 战前分析 }4PIpDL  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 8'Eu6H&$G  
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 UwuDs2 t  
 R ^Wed  
Zs _Jn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /=9t$u|  
  /* --------------------------------------------- */ Re3vW re  
vector < int *> vp( 10 ); ^PY*INv  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); t1,sG8Z  
/* --------------------------------------------- */ A+Nf]([  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); d^"<Tz!  
/* --------------------------------------------- */ iX8& mUR  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $~xY6"_}!!  
  /* --------------------------------------------- */ lPL>8.j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^NB @wuf7  
/* --------------------------------------------- */ 5`oVyxJ<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @GzEhv  
q| p6UL9  
B[:-SWd  
Ti`H?9t  
看了之后,我们可以思考一些问题: UxZT&x3=)}  
1._1, _2是什么? tgn_\-+  
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。 +@),Fk_  
2._1 = 1是在做什么? e;:~@cB,c  
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。 P!q U8AJkt  
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。 "G\OKt'Z  
zG|}| //}  
(J(JB}[X,  
三. 动工 wykk</eQ.i  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -`FPR4;  
/an$4?":~  
UTw f!  
"71@WLlN  
template < typename T > 5bZf$$b  
class assignment H~1&hF"d  
  { ]J\tosTi  
T value; +qsNz*@p"  
public : E"7 iU  
assignment( const T & v) : value(v) {} FBpf_=(_1  
template < typename T2 > n:cre}0.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >]?!c5=  
} ; xh[De}@  
5/-{.g   
{S4^;Va1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %dMq'j  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment IHCEuK  
..RCR_DIp  
W%@L7xh  
}r:H7&|&  
  class holder p`ai2`qC`  
  { [ UN`~  
public : .c~`{j}  
template < typename T > ng $`<~=)\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _Wn5* Pi%Z  
  { o.-rdP0P>  
  return assignment < T > (t); FV|/o%XqK  
} t>[K:[0U  
} ; KF&1Y>t=  
5(kRFb'31F  
>, 22@4  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 6A$ \I44  
7XLz Ewa  
  static holder _1; L=zt\L  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _:|/4.]`_  
n~xh %r;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =bm<>h7.)  
而不用手动写一个函数对象。 p-QD(+@M  
i}mvKV?!|1  
@ m14x}H  
Y/Yp+W6n  
四. 问题分析 1RC(T{\x  
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。 Z3Le?cMt^  
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。 'Dl31w%:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =#qf0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F.:B_t  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  p]z *  
7I>@PV N  
五. 问题1:一致性 kI5`[\  
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?| W| S{v7[l  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;Js-27_0  
=1' / ?  
struct holder zX+NhTTB  
  { R<>ptwy  
  // AN ;SRl  
  template < typename T > 5e^t;  
T &   operator ()( const T & r) const G-?y;V 1  
  { $J8?!Xg  
  return (T & )r; *T(z4RVg  
} =m{]Xep  
} ; \%fl`+`  
Q9v OY8  
这样的话assignment也必须相应改动: md8r"  
P[NAO>&tX  
template < typename Left, typename Right > +AVYypql8K  
class assignment e$krA!zN  
  { >U/ m/H'  
Left l; e RiPC  
Right r; @"[xX}xK;  
public : JVO,@~~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  [o]^\a y  
template < typename T2 > Sl@$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } UOTM>d1P  
} ; ?2D1gjr  
$GI2rzh  
同时,holder的operator=也需要改动: Er; @nOyD  
wBr$3:  
template < typename T > }*4K{<02  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const CF|c4oY82  
  { [d+f#\ut  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Q2wEt >0a  
} }:NE  
~y@,d  
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。 *Mu X]JK  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 >l|ao&z>bm  
2%0J/]n\A"  
return l(rhs) = r; FbxrBM  
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。 ,9T-\)sT  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: DIx!Sw7EC  
O6nCu  
template < typename Tp > obYXDj2  
class constant_t F' eV%g  
  { @=@7Uu-  
  const Tp t; !L..I2'  
public : *;(wtMg  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} M'Ec:p=X"  
template < typename T > AcF6p)@_  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6y;R1z b  
  { t[L0kF9en  
  return t; qo2/?]  
} 5i 56J1EC  
} ; ~`7L\'fs  
}bwH(OOS  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }= )  
下面就可以修改holder的operator=了 |UA)s3Uhxb  
`/WX!4eR,  
template < typename T > 6pyLb3[e  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +Usy  
  { $+#Lq.3,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); mGf@J6wGz  
} KHK|Zu#k '  
.W>LsEk  
同时也要修改assignment的operator() | Vl Q0{  
~_XJ v  
template < typename T2 > K0681_bp  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (`z`ni  
现在代码看起来就很一致了。 $@H]0<3,  
lRIS&9vA3  
六. 问题2:链式操作 4d\1W?i-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?`jh5Kw%y  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 x  RV@ _  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Wnp\yx`  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 &y164xn'h  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct EX]LH({?+L  
\YV`M3O  
template < typename T > uif1)y`Q$C  
struct result_1 =D1%-ym  
  { 5e> <i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *b< a@  
} ; S"*M9*8  
/hx|KC&:e  
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: 8SJi~gV  
VR/*h%  
template < typename T > Het5{Yb.  
struct   ref BQWe8D  
  { }]i re2j8  
typedef T & reference;  X`REhvT  
} ; 5*Wo/%#q  
template < typename T > r`t|}m  
struct   ref < T &> ENmfbJ4d~  
  { _[eAA4h  
typedef T & reference; ?3X(`:KB  
} ; H <gC{:S  
Stw%OP@?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7RH1,k  
g~>g])  
template < typename T > Zx%ib8| j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {$dq7m(  
  { v>e%5[F  
  return l(t) = r(t); mJj [f8  
} W.B;Dy,Y  
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。 !uoQLiH+  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9>@@W#TK~  
o~ v   
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 R:Pw@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: UUE:>[,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `|{6U"n  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 51,RbADB  
最后的布局是:  .<0s?Q  
                Add `cz%(Ry,  
              /   \ aJQx"6 c?  
            Divide   5 /b$0).fj@,  
            /   \ x]1G u  
          _1     3 E[z8;A^:0  
似乎一切都解决了?不。 7tEK&+H`  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 H 3e(-  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 @[:JQ'R=  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: GzC=xXON  
^KKU@ab9  
template < typename Right > h{$mL#J  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const d G}.T_l  
Right & rt) const W7j-siWJ  
  { R%(ww  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Bi!j re  
} lzKJy  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 shjq4# 9  
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。 |Lq -vs?  
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。 500qg({2]  
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。 7]i=eD8  
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。 gypE~@  
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? .U66Uet>RX  
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: P,(Tu.EPk  
A3\%t@y  
template < class Action > eH*u,/  
class picker : public Action MzF9 &{N  
  { af:wg]g  
public : [i8,rOa7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0Hs\q!5Q  
  // all the operator overloaded Ar+<n 2;[  
} ; +npcU:(Kg  
:4{;^|RgU  
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。 "8bxb  
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: 4. &t  
F(-1m A&-  
template < typename Right > aCL_cVOMR  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #4WA2EW  
  { D^ E+#a 1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *ybwl Lg  
} !kPZuU `T  
$WOiXLyCk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > o9tvf|+z  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 4_#y l9+  
q{rc[ s?  
template < typename T >   struct picker_maker w Wx,}=  
  { W6Os|z9&|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {kLL&`ii  
} ; F-=W7 D:[c  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > VTDp9s  
  { [@Db7]nG  
typedef picker < T > result; (Ea)`'/  
} ; kUl:Yj=&  
2 |fN*Wm  
下面总的结构就有了: H:~41f[  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Q7ez?]j6  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 nDR)UR  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }tH$/-qnJE  
至此链式操作完美实现。 u>G#{$)  
!wws9   
]LvpYRU$P  
七. 问题3 iU5Aj:U3  
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。 9s5PJj"u  
UuV<#N)  
template < typename T1, typename T2 > %"R|tlG  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sK#)wjj\^  
  { -Oo7]8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4XkSj9D~z  
} t~xp&LQiY  
^ fo2sN"   
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: I2@pkVv3z  
ToUeXU [  
template < typename T1, typename T2 > 7Y:~'&U|  
struct result_2 ~W q[H  
  { @:'swO/\<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; t83n`LC  
} ; E%CJM+r!  
=O qw`jw  
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? x(e =@/qp  
这个差事就留给了holder自己。 V 0<>Xo%  
    *"N756Cj  
[u_-x3`  
template < int Order > =K<8X!xUW  
class holder; JW!SrM xF  
template <> +L4_]  
class holder < 1 > } k[gR I]  
  { 3P1OyB  
public : _rQM[{Bkg  
template < typename T > l<7)uO^8  
  struct result_1 ~!c~jcq]lZ  
  { ';buS -|6  
  typedef T & result; .P[ %t=W  
} ; ,B>Rc#  
template < typename T1, typename T2 > 6x*u S~'  
  struct result_2 K!q:A+]  
  { G]fl33_}l  
  typedef T1 & result; neGCMKtzlJ  
} ; {1^9*  
template < typename T > 4_3 DQx9s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D.2HM  
  { ~ #Gu:  
  return (T & )r; 'l$<DcBj  
} dU]>  
template < typename T1, typename T2 > Gc) Zu`67  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @P:  
  { U @$Kp>X  
  return (T1 & )r1; Aj06"ep  
} 3AWNoXh  
} ; ZbJUOa?WF  
f!}c0nb  
template <> .'Vjs2 2  
class holder < 2 > EQ&E C  
  { %?lPS  
public : !m"(SJn"  
template < typename T > ' vO+,-  
  struct result_1 Z']D8>d  
  { rIz"_r  
  typedef T & result; D/_=rAl1  
} ; Xidt\08s  
template < typename T1, typename T2 > =R)9_D6I  
  struct result_2 KOWxP47b  
  { q2}<n'o+  
  typedef T2 & result; 9V&%_.Z  
} ; h3.wR]ut  
template < typename T > SE+K"faKQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .}.5|z} A  
  { iq`y  
  return (T & )r; w U.K+4-k  
} >S5:zz\  
template < typename T1, typename T2 > )+[IR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K"1xtpy  
  { Zs!)w9y&V  
  return (T2 & )r2; M?5[#0"&V  
} :Vq gmn  
} ; ): C4"2l3  
8}m] XO  
6Gjr8  
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> >。 ( B$;'U<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pLL ^R  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: uj_u j!  
D!TL~3d 1  
return l(i, j) = r(i, j); $@q)IK%FDL  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) tsq]QTA*  
R% XbO~{u  
  return ( int & )i; X""<5s'0  
  return ( int & )j; >:5/V0;,  
最后执行i = j; ciI;U/V  
可见,参数被正确的选择了。 /AWV@ '  
|/zE(ePc{  
lKEdpF<  
LOi5 ^Um|  
mKynp  
八. 中期总结 oUR'gc :  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: F?e_$\M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 dkJ+*L5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  {[o=df/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor IX;u+B  
erYpeq.  
ge?1ez2  
r8+{HknB;  
Ix ! O&_6s  
# 9Z];<g  
九. 简化 fZH:&EP  
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。 $d%m%SZxv  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #/!a=0  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: zCj]mH`es'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =:mD)oX*  
  +-*/&|^等 z#GZvB/z)  
2. 返回引用。 "'-f?kZ  
  =,各种复合赋值等 5E?{>1  
3. 返回固定类型。  #-1 ;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) > y"V%  
4. 原样返回。 ?8fa/e  
  operator, Xa\{WM==;  
5. 返回解引用的类型。 ]wWN~G)2lV  
  operator*(单目) "zJ1vIZY  
6. 返回地址。 wqJ^tA!  
  operator&(单目) X0+$pJ60  
7. 下表访问返回类型。 w_q{C>- cR  
  operator[] QNJ )HNLp  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 L|EvI.f  
  operator<<和operator>> c?"#x-<1s  
?d0I*bs)7  
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。 ;'NB6[x  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \I1+J9Gl  
Co&#mVY4,  
template < typename Left > NGtSC_~d  
struct value_return 7RM$%'n \  
  { <Qu]m.z[  
template < typename T > m!SxX&m"G  
  struct result_1 <XiHQ B!  
  { 2Kovvh y#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; I9rWut@+  
} ; _so\h.lt  
s'qd%JxD  
template < typename T1, typename T2 > zBtlkBPu  
  struct result_2 O{SP4|0JV  
  { FY+0r67]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; AX,V* s  
} ; =7wI/5iN  
} ; K?o( zh;  
Fy37I/#)r&  
{fFZ%$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait uOUgU$%zqH  
uP2e/a  
下面我们来剥离functor中的operator() GcaLP*%>B  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?~c=Sa-  
`ECT8  
return l(t) op r(t) 1Kszpt(Ld  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |fqYMhA U  
return op l(t) FFX-kS  
return op l(t1, t2) :@#9P,"  
return l(t) op l{<+V)  
return l(t1, t2) op l*~O;do  
return l(t)[r(t)] BBuI|lr  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2*;qr|h,  
t66Cx  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: uqy&P S  
单目: return f(l(t), r(t)); n'*4zxAA  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -E{D' X  
双目: return f(l(t)); U[7 &   
return f(l(t1, t2)); BV)o F2b:  
下面就是f的实现,以operator/为例 c IK  
l@:Tw.+/9  
struct meta_divide @'n07 5)h  
  { w]L^)_'Th  
template < typename T1, typename T2 > Nl/^ga  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) J]G] <)  
  { 0C!f/EZK  
  return t1 / t2; ]M3V]m  
} |)~t ^  
} ; +}3l$L'bY  
0b=1Ce+0q  
这个工作可以让宏来做: RT C;Wj  
"06t"u<%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1N\/61+aA  
template < typename T1, typename T2 > \ -t#YL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $?P5A E  
以后可以直接用 H@, h$$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) YMSZcI  
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]i  
(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。。。) B^;"<2b*  
SG$V%z"e  
 zSd!n  
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 Nyx)&T&I  
LNNwy:_ !  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <n1panS  
class unary_op : public Rettype W 6c]a/  
  { bW-sTGjRD  
    Left l; "ov270:  
public : L;GkG! g  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &9Kni/  
;yu#Bs  
template < typename T > ?3 S{>+'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xb<>AzEM  
      { ]9 $iUA%Ef  
      return FuncType::execute(l(t)); n58yR -"  
    } Y_zMj`HE  
sOJXloeO[6  
    template < typename T1, typename T2 > x^zw1e,y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  Q}9!aB,  
      { pC~ M5(F_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~pT1,1  
    } k{F]^VXQ  
} ; +)hxYLk&I  
R53^3"q~  
PrHoN2y5E  
同样还可以申明一个binary_op N7u|< 0[  
boq=@Qh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D7r&z?  
class binary_op : public Rettype b>2{F6F  
  { jp;]dyU  
    Left l; Zg%tN#6y  
Right r; GT7&>}FJ)  
public : yJ/YK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P;`Awp?  
uBK0+FLL@  
template < typename T > Q=6 1.lP6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h,?%,GI  
      { G^sx/H76J  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9 JhCSw-<)  
    } 0xx4rp H  
~N%+ZXh&E  
    template < typename T1, typename T2 > ;F|#m,2Q-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @eM$S5&n$  
      { jGi{:}`lB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); '?jsH+j+  
    } {+m8^-T  
} ; nG";?TT  
xL*J9&~iG  
=;4K5l{c  
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 ?YMBZ   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 oI!"F=?&6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,]@K,|pC)  
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。 $KQ q~|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ttdY]+Fj  
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。。。 Y=4 7se=h"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "F}dZ  
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) 41]a{A7q  
下面是修改过的unary_op }K={HW1>  
a{ L&RRJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > F3qCtx *N  
class unary_op (3K3)0fy  
  { O_qwD6s-_  
Left l; @dk-+YxG  
  R:+'"dBge  
public : I`(53LCqo  
Gh/nNwyu<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ht*(@MCr<  
IIih9I`IR  
template < typename T > 2 F>Y{3&  
  struct result_1 Lu {/"&)  
  { nShXY6bA  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ufl\ uq3'H  
} ; :A z lls  
#2s}s<Sc;  
template < typename T1, typename T2 > .hu7JM+  
  struct result_2 p @kRo#~l  
  { xh bN=L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $1 "gFg  
} ; &BLCP d  
\H bZ~I-  
template < typename T1, typename T2 > )2RRa^=&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 41Z@_J|&  
  { o S=!6h  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); X5YOxMq  
} iAZ8Y/  
_,!0_\+i  
template < typename T > sBB[u'h!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~9 .=t'  
  { r) x  
  return OpClass::execute(lt(t)); A[uE#T ^  
} /M%>M]  
L&DjNu`!9  
} ; U!o7Nw@ z  
",3v%$ >  
mP&\?  
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 JyZuj>` 6  
好啦,现在才真正完美了。 l<w7 \a6  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]5jS6 @Vl*  
y62f{ks_/  
template < typename Right > ?)|}gr  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const X#ttDB  
  { R|8vdZ%@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); T4] 2R  
} (O{OQk;CF  
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。 x6`mv8~9Db  
$U*eq [  
3/`BK{  
RFL * qd4  
(M$0'BV0  
十. bind 4%J0e'iN  
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。 g8N"-j&@  
先来分析一下一段例子 4j=3'Z|  
~D9Cu>d9  
RG{T\9]n  
int foo( int x, int y) { return x - y;} rP4T;Clout  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 G`zNCx.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 vHf)gi}O|  
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。 !^% 3  
我们来写个简单的。 :|s8v2am  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;stuTj@vH  
对于函数对象类的版本: Qp:I[:Lr;  
 Lto*L X  
template < typename Func > Ei_ ~ K';  
struct functor_trait ~pRgTXbz  
  { w w^\_KGu7  
typedef typename Func::result_type result_type; G1z*e.+y  
} ; J =^IS\m  
对于无参数函数的版本: WiytHuUF  
/xk7Z q  
template < typename Ret > 2|>\A.I|=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {nV/_o$$  
  { ELCNf   
typedef Ret result_type; :/T\E\Qr  
} ; Y6v{eWtSn  
对于单参数函数的版本: !kE5]<H\  
~</FF'Xz  
template < typename Ret, typename V1 > ]j3>=Jb;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > w ~*@TG  
  { >R F|Q  
typedef Ret result_type; {]Zan'{PCO  
} ; UGPDwgq\v  
对于双参数函数的版本: 2 l)"I  
u(f   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >_?i)%+)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > efQ8jO  
  { DC8#b`j  
typedef Ret result_type; StI N+S@Z  
} ; IIR+qJ__|  
等等。。。 KYpS4&Xh  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Yj&Sb  
0zr27ko  
template < typename Func > 2`f{D~w  
struct func_return Ooz ,?wU6  
  { .C^P6S2oJ  
template < typename T > L )JB^cxf  
  struct result_1 y*iZ;Bv j  
  { E`fG9:6l]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7H3v[ f^Q  
} ; ETHcZ  
[bh?p+V  
template < typename T1, typename T2 > *I]]Ogpq=  
  struct result_2 v+nXKNL  
  { B(W~]i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *J-pAN  
} ; _w\9 \<%  
} ; cu/"=]D  
]\M{Abqd{  
# ?2*I2_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 A^OwT#  
;73S;IPR  
template < typename Func, typename aPicker > ,t`V^(PEq  
class binder_1 l?m"o-Gp3  
  { $nE{%?n-#  
Func fn; y[ dB mTY  
aPicker pk; #kW=|8X  
public : [\ao#f0WR  
S\:^#Yi`  
template < typename T > %L.S~dN6  
  struct result_1 e@h{Ns.1-  
  { i<ES/U\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; NljpkeX'  
} ; bbC@  
 kORWj<  
template < typename T1, typename T2 > gNZwD6GMe?  
  struct result_2 |ty&}'6C  
  { "uBnK!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MRpMmu  
} ; t1Ts!Q2  
o26Y }W  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} L2VwW  
_A,_RM$Y  
template < typename T > ='"Yj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $1])>m_ct  
  { IUOf/mM5  
  return fn(pk(t)); Nn_fhc>  
} ,l&?%H9q  
template < typename T1, typename T2 > LW<Lg N"L-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mlByE,S2E  
  { u$JAjA  
  return fn(pk(t1, t2)); ;2kQ)Bq"  
} ]O|>nTa  
} ; ] G["TX,  
L\4rvZa  
v6)QLp  
一目了然不是么? ?c8~VQaQ  
最后实现bind  hE:~~ox  
'fn}I0Vc  
'ON/WKJr|W  
template < typename Func, typename aPicker > `ulQ C  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @JSWqi>  
  { x)?V{YAL  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); s~,!E  
} Apu- 9|oP  
Jz''UJY/O  
2个以上参数的bind可以同理实现。 w^L`"  
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。 E]q>ggeNH  
_L8&.=4]i  
十一. phoenix Y's=31G@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0-p^o A  
@C-dCC?  
for_each(v.begin(), v.end(), g;Fd m5Q  
( |e8A)xM]wC  
do_ 0faf4LzU!  
[ jpi,BVTI-X  
  cout << _1 <<   " , " :/6:&7s  
] A]"6/Lr9P  
.while_( -- _1), Q8HNST($?  
cout << var( " \n " ) ]9 @4P$I  
) J|xXo  
); _Nh])p-  
d)48m}[:  
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: FBNi (D  
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 %w_MRC  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 C^C'!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Gad&3M0r  
W[QgddR  
6+sz4  
template < typename Cond, typename Actor > ]@SEOc@ j  
class do_while }Bh\N 5G%  
  { (QFZM"G  
Cond cd; Y+S<?8pA  
Actor act; d >M0:  
public : f[zKA{R  
template < typename T > !6.LSY,E  
  struct result_1 QdZHIgh`i  
  { `iuQ.I  
  typedef int result_type; [HXd|,~_j-  
} ; o)\EfPT  
;|rFP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} M9V,;*  
Mn\L55?E(  
template < typename T > t2ui9:g4j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @zR_[s  
  { =w7k@[Bq  
  do #!z'R20PH  
    { Wbmqf s  
  act(t); C/"Wh=h6  
  } ohXbA9&(x  
  while (cd(t)); +],2smd@N  
  return   0 ; 1 xrmmK  
} d#,   
} ; {flxZ}  
[:Odb?+`F  
x@@k_'~t%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +Y~,1ai 5^  
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。 (j}Wt8  
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。 "'8o8g  
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。 +DT)7 koA  
下面就是产生这个functor的类: =WOYZ7  
\]/ 6>yT  
() HIcu*i  
template < typename Actor > l$p"%5 ]_  
class do_while_actor doe u`  
  { yw?UA  
Actor act; nG5:H.)  
public : ! F&{I  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} rFv=j :8  
Y6%O9b  
template < typename Cond > ;@u+b0 j  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [=xO>  
} ; ;(Qm<JAa  
Z"<tEOs/En  
s2+s1%^Ll  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Jqi^Z*PuX  
最后,是那个do_ 8-R; &  
t5za$kW'&  
PAXdIh[]  
class do_while_invoker ;,]Wtmu)7  
  { {Uu|NA87Cd  
public : F0FF:><  
template < typename Actor > uod&'g{N  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [<{+tAdn)  
  { <yrl_vl{  
  return do_while_actor < Actor > (act); g)k::k)<e  
} V`"A|Y  
} do_; )Wm:Ilq  
J4ltHk.|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &P{[22dQ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 f~? MNJ2  
最后来说说怎么处理break和continue B[O1^jdO  
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。 Nu'T0LPNq(  
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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