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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~^l;~&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3cc;BWvM  
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, wZt2%+$6m  
 CP Ju=  
;0-R"c)-  
I "HEXsSe  
  class filler RO| }WD)  
  { u<EPK*O*  
public : Esf\Bo"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3x>Y  
} ; W!JEl|]  
VYkUUp  
?@7Reh\  
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: 36}&{A  
tNljv >vI  
"Iacs s0;  
:A5h<=[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *mn"G K6  
`:W}yo<F  
0P;\ :-&p  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 t c{Qd&"(  
>^D5D%"  
KxDfPd+j[  
$`<-;kI  
二. 战前分析 ,; n[_f  
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。 wI?AZd;`'  
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 Dlz1"|SF  
@ X5#?  
szp.\CMz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Nb)Mh  
  /* --------------------------------------------- */ qUk-BG8^  
vector < int *> vp( 10 ); yh{U!hG  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *A0*.>@N  
/* --------------------------------------------- */ _po5j;"_O  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Rg3g:TV9c  
/* --------------------------------------------- */ m`n#Q#6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3|D.r-Q  
  /* --------------------------------------------- */ DuIgFp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9r ](/"=f  
/* --------------------------------------------- */ 5m\)82s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); l7 U<]i GL  
{FR+a**  
zb.sh  
zm#%]p80f  
看了之后,我们可以思考一些问题: h{^MdYJ  
1._1, _2是什么? kb!W|l"PN  
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。 iYGa4@/uM  
2._1 = 1是在做什么? A-u!{F  
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。 " "S&zN  
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。 N!<X% Ym  
@]L$eOV_  
\mqrDaB  
三. 动工 o;>qsn8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: AvB21~t&]  
fONycXM]  
&:~9'-O  
MR zY<MD  
template < typename T > Gz2\&rmN  
class assignment  KON^  
  { ~xcU6@/  
T value; :wfN+g=  
public : uJa.]J~L=  
assignment( const T & v) : value(v) {} K14v6d  
template < typename T2 > xu@xP5GB^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } gFXz:!A  
} ; q-S#[I+g  
tO3#kV\,  
IV%Rph>d  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 z}Vg4\x&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0|,Ij $  
67U6`9d  
3pyE'9"f6  
9 $^b^It  
  class holder { &J OO  
  { -X-sykDm  
public : J^zB 5W,)  
template < typename T > M]xfH*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const z~/e\  
  { .>2]m[53  
  return assignment < T > (t);  xF*i+'2  
} xrkR)~ E  
} ; +5GPU 9k  
k|$?b7)"@  
m@YK8 c#$  
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: 'Jd*r(2d  
XJ1Bl  
  static holder _1; Rpj{!Ia  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "oh ;?gQ.  
|{MXDx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @0%[4  
而不用手动写一个函数对象。 Nl^u A  
KfQ?b_H.  
%8>0;ktU  
&d]@$4u$;  
四. 问题分析 RQ4+EW 1G  
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。 c7nbHJi  
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。 LtV,djk  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "d2JNFIHb  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 u,]qrlx{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 : Xu9` 5  
gP>W* ]0r1  
五. 问题1:一致性 lBudC  
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?| z6|kEc"{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 SeLFubs_  
\5j#ad  
struct holder  3CPSyF  
  { Hx n#vAc  
  // !t?5U_on  
  template < typename T > |O;vWn'U2  
T &   operator ()( const T & r) const ~.z82m  
  { EXR6Vb,  
  return (T & )r; o ^ 08<  
} <`NtTG  
} ; h;R>|2A  
9U3.=J  
这样的话assignment也必须相应改动: 9<o*aFgCa  
Bq,MTzxD  
template < typename Left, typename Right > "*:?m{w5  
class assignment   `#l1  
  { YD0j&@.  
Left l; OyG2Ks"H  
Right r; 5x!rT&!G  
public : Y Azj>c&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _|#P~Ft  
template < typename T2 > l< HnPR/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /v.<h*hxWy  
} ; GGU wS  
)S}.QrG  
同时,holder的operator=也需要改动: Q]OR0-6<.  
WkV0,_(P  
template < typename T > 6XnUs1O  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const o\fPZ`p-m~  
  { RFq=`/>dG  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); X.ZG-TC  
} n6 wx/:  
?QtM|e  
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。 '@5 x=>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .N7&Jy  
E+ /XKF  
return l(rhs) = r; tH:?aP*2  
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。 EJNHZ<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5acC4v!T  
Jgy6!qUn_  
template < typename Tp > B]  Koi1B  
class constant_t n^nQrRIp  
  { Swgvj(y;!A  
  const Tp t; B_C."{G  
public : 0^6}s1d_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <SdOb#2  
template < typename T > #c9MVQ_   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const b#n  
  { 65tsJ"a<  
  return t; >f D%lq;  
} Ex6Kxd}8  
} ; %VE FruM  
fc4jbPp:M  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }4Q3S1|U  
下面就可以修改holder的operator=了 X@/X65=[  
,V)hV@Dk  
template < typename T > 3wQ\L=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;CuL1N#I  
  { M #%V%<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); pV1 ;gqXNS  
} 0*j\i@  
3f:]*U+O  
同时也要修改assignment的operator() lq?N>~PG  
nN>Uh T  
template < typename T2 > ob/HO (h3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } oWggh3eXk  
现在代码看起来就很一致了。 D\E"v,Y\+O  
~/Y8wxg  
六. 问题2:链式操作 '1zC|:,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~`5[Li:eP  
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。 SN`L@/I  
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。 nO;ox*Bk+8  
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。 wkp$/IZKMj  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ES#q/yab5  
MfA%Xep  
template < typename T > 2\gbciJ[{(  
struct result_1 swMR+F#u*  
  { S<5.}cR  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  h}}7_I9  
} ; "o@R}_4]q  
-*2b/=$u  
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: 3Qp6$m  
c~6ywuq+M`  
template < typename T > I,V'J|=j  
struct   ref bHzZ4i  
  { #t VGqf  
typedef T & reference; @;[.#hK  
} ; ) urUa E  
template < typename T > (D+%*ax  
struct   ref < T &> aZmbt,.V  
  { f Qw|SW  
typedef T & reference; E.yc"|n7l2  
} ; $<f+CtD4  
YLV$#a3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: j>~ @vq  
.o8pC  
template < typename T > 0b2;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const l%`~aVGJ  
  { x o72JJ  
  return l(t) = r(t); If|i `,Iy  
} Tn$| Xa+:s  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 |D8c=c%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;bq EfV0`2  
~$bQ;`,L  
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 *yW9-(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~>}7+p ?;  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 JZ-M<rcC  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ET3+07  
最后的布局是: `UkPXCC\1  
                Add MO79FNH2\  
              /   \ %5 <t3 H"  
            Divide   5 2f 9%HX(5  
            /   \ &oDu$%dkT  
          _1     3 %'dsb7n  
似乎一切都解决了?不。 q,j` _ R4  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 lpefOnO[  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 D&8*4>  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Uq2Qh@B  
&MP8.( u `  
template < typename Right > ~I%JVX%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P"c7h7  
Right & rt) const JI92Dc*o  
  { McU]U 9:z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8V:yOq10  
} 0y#TGM|0D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 f=40_5a6  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 J_XbtCmt  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 f&Meiu+  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 f/=H#'+8  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ;[-y>qU0  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? N,`<:'  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: , p r ",=  
U,$^| Iz  
template < class Action > $h'>Zvf  
class picker : public Action GoKMi[b  
  { ?s: 2~Qlu  
public : 1Q9e S&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} GSg/I.)S  
  // all the operator overloaded F}#=qBa[  
} ; t`A5wqm  
qd?k#Gw&  
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。 %5 ?0+~  
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: h&?tF~h  
SyR[G*djl  
template < typename Right > $RV'DQO  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -ID!kZx  
  { iI%"]- 0@1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L+" 5g@  
} i52:<< 8a  
"8`f x  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Z9 tjo1X  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 KRP)y{~o  
Hk;) l3oB  
template < typename T >   struct picker_maker !8>tT  
  { F!yejn [  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1)wzSEV@  
} ; 1:lhZFZ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > K)t+lJ  
  { }))JzrqAe  
typedef picker < T > result; To19=,:  
} ; m/W)IG>  
%y;Cgo[  
下面总的结构就有了: F>A&L8  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 kculHIa\.  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 |JH1?n  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]i@VIvYq  
至此链式操作完美实现。 mEe JK3D[  
h+h`0(z  
w0^T-O`<  
七. 问题3 U GJ# "9  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ?yt"  
E`SFr  
template < typename T1, typename T2 > (""1[XURQK  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `7zNVYur8  
  { rz%=qY  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {!hA^[}|  
} zy9# *gGq  
P:y M j&)  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: @cZNoD  
v1Lu.JQC$  
template < typename T1, typename T2 > ye)CfP=ID\  
struct result_2 M[R\URu8  
  { Ue <Y ~A  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ')/yBH9mR  
} ; qwU,D6  
v/BMzVi  
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? ,#42ebGHR  
这个差事就留给了holder自己。 rSVU|O3m;  
    9+\3E4K  
gs_nUgcA  
template < int Order > }*4K]3et$  
class holder; tc@([XqH  
template <> AtN=G"c>_  
class holder < 1 > wV;qc3  
  { "[(I*  
public : J!o[/`4ib  
template < typename T > 5h^U ]Y#  
  struct result_1 #eT{?_wM  
  { -$4#eG%3  
  typedef T & result; Yl+r>+^  
} ; W|@/<K$V  
template < typename T1, typename T2 > {Ah\-{]  
  struct result_2 r~uWr'}a}  
  { GyOo$FW  
  typedef T1 & result; Cu0N/hBT  
} ; 3!0Eh8ncI  
template < typename T > o5\nqw^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1B;sSp.>  
  { ~/6m|k  
  return (T & )r; EwcN$Ma  
} eXI^9uH  
template < typename T1, typename T2 > (ROurq"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E3\O?+ h#  
  { )x-iru A:  
  return (T1 & )r1; BOLG#}sm  
} MmBM\Dnv  
} ; 2 fX-J  
P"%i 4-S  
template <> )A a98Eu?2  
class holder < 2 > SB1\SNB  
  { 9qe6hF/29  
public : QW.VAF\6*  
template < typename T > [EDw0e  
  struct result_1 |*0oz=  
  { a3L]'E'*#  
  typedef T & result; #e0tT+  
} ; ,>n 4 `A  
template < typename T1, typename T2 > Z<Rz}8s  
  struct result_2 _gK@),de  
  {  yf!  
  typedef T2 & result; SeBbI&Ju  
} ; &E$jAqc  
template < typename T > x"~F=jT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >b#z o,  
  { 4`G":nE?We  
  return (T & )r; qn#\ro1H  
} K3&v6 #]  
template < typename T1, typename T2 > MN|y5w}$u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *plsZ*Q8  
  { E27wxMU  
  return (T2 & )r2; ^:K"Tv.=  
} 6#O n .Q  
} ; 9 kzytx  
AZxx%6  
OB8fFd  
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> >。 Deq~"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: EXg\a#4['  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V^=z\wBZ  
{IJV(%E   
return l(i, j) = r(i, j); <0vQHND,3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) dC_L~ }=  
x`w 4LF  
  return ( int & )i; e~c;wP~cO  
  return ( int & )j; R>Fie5?  
最后执行i = j; +O}6 8 N  
可见,参数被正确的选择了。 Ck2O?Ne  
',`iQt!Lx  
4hg]/X"H#  
g4P059  
oDTt+b  
八. 中期总结 +q"d=   
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: 'O8"M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 x SF#ys4v  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 M5HKRLt  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor AYd7qx:~  
P*T 'R  
xaX3<V@S  
VjSb>k   
?3kfh R  
Z_D8}$!  
九. 简化 ~K 8eRT  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 .JZoZ.FAb  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `{CaJ6.  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: %+i g7a:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 BHOxwW{  
  +-*/&|^等 YQ g03i  
2. 返回引用。 yJc<;Qx  
  =,各种复合赋值等 a Umcs!@  
3. 返回固定类型。 AtYe\_9$C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) EE#4,d`J  
4. 原样返回。 C;}~C:aJ  
  operator, Xz4!#,z/  
5. 返回解引用的类型。 *TVr| to  
  operator*(单目) Aga2 I#1r  
6. 返回地址。 cBBc^SR  
  operator&(单目) 49^;T;'v  
7. 下表访问返回类型。 F(^vD_G  
  operator[] m:d P,  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 HvN!_}[  
  operator<<和operator>> m ,,-rC  
9e^[5D=L  
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。 z*>"I  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: s[NkPh9&  
&Vg+n 0  
template < typename Left > 9TBkVbqV  
struct value_return L&MR%5  
  { |sMRIW,P  
template < typename T > w<<>XIL  
  struct result_1 )~v`dwKj;  
  { f)l:^/WP+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; R22YKXU  
} ; rE;*MqYt&  
__teh>MC  
template < typename T1, typename T2 > ?>cx; "xF  
  struct result_2 ri1D*CS  
  { >0Y >T6!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; jOa . h  
} ; /17Qhex  
} ; x2=Bu#Y  
LQ`s>q  
F&%@p&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait SE.r 'J0  
d00#;R  
下面我们来剥离functor中的operator() U>w#`Sy[  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  QMLz  
GPz0qK  
return l(t) op r(t) yhv(KI  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) c[J?`8  
return op l(t) /2l&D~d"  
return op l(t1, t2) L[lX?g?Ob  
return l(t) op  (-Cxv`7  
return l(t1, t2) op `-fWNHs  
return l(t)[r(t)] r+n0M';0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?g^42IYG  
s!,m,l[P  
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: FlGU1%]m  
单目: return f(l(t), r(t)); G%^jgr)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); VK*Dm:G0  
双目: return f(l(t)); .7&V@A7  
return f(l(t1, t2)); ${m;x:'  
下面就是f的实现,以operator/为例 (StX1g'  
'L?e)u.  
struct meta_divide -fpe  
  { 0DtewN{Z  
template < typename T1, typename T2 > 9$[6\jMh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #lAC:>s3U  
  { 9d&@;&al  
  return t1 / t2; )U12Rshl  
} =~zsah6N  
} ; q9Zp8&<EqH  
Drm#z05i[g  
这个工作可以让宏来做: ]%M&pc3U  
F+o4f3N  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @$}Ct  
template < typename T1, typename T2 > \ !/nXEjW?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "I)/|x\G*  
以后可以直接用 ^h\(j*/#X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) yY[9\!  
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 |RjAp.pm  
(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。。。) o|:c{pwq  
lfvt9!SJ+/  
+3uPHpMB-  
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 Gj_7wP$  
Q":,oZ2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :@uIEvD?  
class unary_op : public Rettype vf&_ N  
  { r7)qr%n  
    Left l; K;z$~;F  
public : dx@|M{jz'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} clG@]<a`_  
g.Tc>?~  
template < typename T > TAxu]C$P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y5CDdn  
      { ho-#Xbq#g  
      return FuncType::execute(l(t)); kmUL^vF  
    } Xh}S_/9}5  
|nCVM\+5T  
    template < typename T1, typename T2 > 5?MaKNm}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {J1iheuS}  
      { lD^c_b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); JM1O7I  
    } @XJ#oxM^  
} ; ~NZL~p  
{d XTj7  
Sn S$5o  
同样还可以申明一个binary_op Eug RC  
2X<%BFsE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WkiPrQ0]:  
class binary_op : public Rettype iC3C~?,7  
  { a:8 MoH4  
    Left l; (\D E1q  
Right r; )s,LFIy<A  
public : ),CKuq>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N]eBmv$|  
R# T 6]  
template < typename T > DK eB%k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6DU~6c=)  
      { m.p $f$A_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); r;xy/*%Mtj  
    } x3g4r_  
%ufh  
    template < typename T1, typename T2 > ~4pP( JP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const obE8iG@H  
      { ,jEc4ih4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Um}AV  
    } m% 3D  
} ; Y0.'u{J*  
JO`r)_  
7*j!ZUzp  
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 >{QO$F#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ywl=@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (8aj`> y  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 =Q{?!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! e@qH!.g)  
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。。。 3:MJKS02OD  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 r88De=*  
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) 70GBf"  
下面是修改过的unary_op 9Q^cE\j  
|ZE^'e*k  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @J&korU  
class unary_op :IU7dpwDl  
  { mM72>1~L*  
Left l; I-Z|FKh_C  
  /ZD6pF  
public : h Fik>B#!  
?!&%-R6*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :u./"[G  
3PGAUQR#"q  
template < typename T > IC&P-X_aP  
  struct result_1 g&c ~grD  
  { w+>+hq  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; sa4w.9O1GS  
} ; R8k4?_W?T  
xsB0LUt  
template < typename T1, typename T2 > 7n6g;8xE  
  struct result_2 A$3Rbn}"  
  { ey=KAt  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5K ;E*s,  
} ; RC/ 3\ '  
qEr?4h  
template < typename T1, typename T2 > s{Y4wvQyB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *$g!/,  
  { N o6!gZ1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); a&x:_vv  
} uy'seJ  
bu|.Jw"  
template < typename T > Fs(PVN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x_nwD"   
  { h9)fXW  
  return OpClass::execute(lt(t)); nf0u:M"fm  
} X`KSj N&(  
cx$IWQf2  
} ; &bW,N  
(c(F1=K  
ZOqS"3j! j  
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 \;)g<TwL  
好啦,现在才真正完美了。 A/>Q5)  
现在在picker里面就可以这么添加了: ixu*@{<Z(  
&/? Ct!_  
template < typename Right > z#GZb   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const HE,L8S  
  { yV!4Im.>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2K91E}  
} {R!yw`#^B  
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。 f1MRmp-f'  
iYStl  
`N *:,8j  
L/"};VI  
etr-\Cp  
十. bind >ou= }/<  
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。 ~?F,kmO}?  
先来分析一下一段例子 &u.{]Yjx  
?bB>}:~j)  
\Fz9O-jb4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} zeHF-_{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 c* {6T}VZr  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 I}4 PB+yu  
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。 |h]V9=  
我们来写个简单的。 Tc6cBe,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: V)^Xz8H_  
对于函数对象类的版本: q-JTGCFl  
Zhq_ pus"a  
template < typename Func > /t0L%jJZ  
struct functor_trait n[3z_Q I  
  { U**8^:*y#:  
typedef typename Func::result_type result_type; l_^OdQ9D  
} ; m TE(J Zt  
对于无参数函数的版本: cE]z Tu?!  
v~nKO?{   
template < typename Ret > \;{ ]YX  
struct functor_trait < Ret ( * )() > v"G1vSx)BT  
  { 75# 8P?i  
typedef Ret result_type; jrib"Bh3,  
} ; ]cpb;UfM  
对于单参数函数的版本: /Q1*Vh4  
fkxkf^g)  
template < typename Ret, typename V1 > -zg*p&F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >yO/p(/;jR  
  { <]rayUyaf  
typedef Ret result_type; P<]U  
} ; kKyU?/aj  
对于双参数函数的版本: 2 2v"?*  
8M5)fDu*?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?H=YJK$k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > f8Hq&_Pn   
  { WcN4ff-  
typedef Ret result_type; ?qjdmB|w  
} ; pv]@}+<Dt  
等等。。。 q[$>\Nfg>B  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 'LYDJ~  
!1$x4 qxS  
template < typename Func > IK -vcG  
struct func_return v$}^$8`  
  { scV%p&{a  
template < typename T > DsdM:u*s  
  struct result_1 q%3VcR$J  
  { .eJKIck  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z518J46o  
} ; o]? yyP  
g#I`P&  
template < typename T1, typename T2 > x?Sx cQP  
  struct result_2 ().C  
  { ?'V78N sA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fk}Raej g  
} ; cj>@Jx}]M  
} ; BVal U  
!&U75FpN}:  
]TrJ*~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 WyV4p  
S]H[&o1o  
template < typename Func, typename aPicker > (Q{JI~P  
class binder_1 \KV.lG!  
  { %jAc8~vW?  
Func fn; Zl5DlRuw  
aPicker pk; P}6#s'07~  
public : as:=QMV  
>Iij,J5i  
template < typename T > UB@(r86 d  
  struct result_1 q;SD+%tI  
  { b8a (.}8*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; c:${qY:!  
} ; 8 8u[s@  
#7fOH U8v  
template < typename T1, typename T2 > Qz`evvH  
  struct result_2 {Lju7'5L  
  { [CHN3&l-5S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -Ua5anzB  
} ; J#d,?  
,vR>hyM  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} T:j41`g%s  
9Zx| L/\  
template < typename T > ^3HSw ?a"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [<+T@"y  
  { NiG&Lw*8  
  return fn(pk(t)); =YM  
} c%<81Y=  
template < typename T1, typename T2 > :MDFTw~|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const covCa)kf  
  { i (rYc  
  return fn(pk(t1, t2)); |QrVGm@2  
} r0z8?  
} ; P'}EZ'  
6T"5,Q</h  
QKk7"2t|  
一目了然不是么? 8U#14U5rS  
最后实现bind *"|f!t  
h6Vd<sV\tf  
c7rC!v  
template < typename Func, typename aPicker > ]_>38f7h  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `[=/f=Q}  
  { R]Fa?uQW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); - 6q7ze{@  
} eT F s9$  
98}l`J=i  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #,j m3M qj  
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。 *{fZA;<R  
zPvTRW~H\  
十一. phoenix 7vqE @;:dt  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: c:DV8'fT  
CJ;D&qo  
for_each(v.begin(), v.end(), ^]LWcJ?"^!  
( h#h)=;  
do_ enMHKN g  
[ ?AQR\)P  
  cout << _1 <<   " , " ,=6;dT  
] o>M&C X+j$  
.while_( -- _1), l) Cg?9  
cout << var( " \n " ) N8wA">u  
) X)Rh&ui  
); Xt*h2&  
Jl) Q #  
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: w="  
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 U,9=&"e b  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~:A=o?V2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: uQkFFWS  
! "^//2N+,  
jivGkIj!8  
template < typename Cond, typename Actor > ~<_P jV  
class do_while 5DeAH ;  
  { ma2-66M~j  
Cond cd; ue6&)7:~  
Actor act; 1`&"U[{  
public : cr{f*U6`  
template < typename T > ]+78 "(  
  struct result_1 "Kn%|\YL@4  
  { n ^C"v6X  
  typedef int result_type; o7@81QA!e  
} ; LT '2446  
7gbu7"Qc  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} IsiCHtY9  
tsTCZ);(  
template < typename T > &qFy$`"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #ruL+- 8!<  
  { TzY[- YlvF  
  do [,ns/*f3R  
    { u"1Zv!  
  act(t); 5@@ilvwzz  
  } xrl!$xE GX  
  while (cd(t)); 9r hl2E  
  return   0 ; nx'D&, VX  
} w+3-j  
} ; r5\|%5=J  
EJ`"npU  
g flu!C6  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <MBpV^Y}  
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。 C.;H?So(  
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。 q*4=sf,>  
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。 s:\FlQ0  
下面就是产生这个functor的类: loFApBD=$^  
le J\  
-mK;f$X  
template < typename Actor > DF!*S{)  
class do_while_actor &C=[D_h  
  { Z]1jg>")  
Actor act; ;/g Bjp]H  
public : #Z]l4d3{T  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} R<n'v.~"A  
z 8\z`#g!  
template < typename Cond > v46 5Z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Dm 0Ts~  
} ; YE5B^sQ1  
WvJidz?5  
%d#h<e|,.  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 TO~Z6NA0  
最后,是那个do_ h#7p&F  
2Ub!wee  
%RS8zN  
class do_while_invoker #.^A5`k  
  { QlCs ,bT  
public : hFp\,QSx  
template < typename Actor > HX p $\%A)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const B LI 9(@  
  { \=NS@_t,  
  return do_while_actor < Actor > (act); :sL?jGk\  
} q71~Y:7f  
} do_; ydm2'aV  
LaCVI  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /l&$B  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $zUHka   
最后来说说怎么处理break和continue ;S.o` z1GI  
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。 E6Uiw]3  
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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