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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda FbM5Bqv  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1TQ $(bI  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, @` .u"@  
z s"AYxr  
\|>eG u  
 ioi  
  class filler @\l> <R9V  
  { %Z{J=  
public : (P#2Am$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [/uKo13  
} ; :e@JESlLf  
z%/ww7H  
0h shHv-  
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: 0]oQ08  
H[N&Wiq/|  
,f?#i%EF&  
3 n:<oOV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1]>KuXd r  
c0G/irK  
u F*cS&'Z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vWkKNB  
z~ u@N9M  
4\OELU  
C-Fp)Zs{0  
二. 战前分析 .hJ8K #r  
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。 2FVKgyV  
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 8e\v5K9  
<Ab:yD`K!  
$m=z87hX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @J<B^_+Se  
  /* --------------------------------------------- */ <dYk|5AdLF  
vector < int *> vp( 10 ); >Au<y,Tw  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); hE6tu'  
/* --------------------------------------------- */ }"&(sYQ*`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); x b0+4w|  
/* --------------------------------------------- */ Awh"SU Oh0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ai`:HhE  
  /* --------------------------------------------- */ {H+?DMh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); nIi_4=Z  
/* --------------------------------------------- */ 'j)eqoj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4a @iR2e  
Y+jKP*ri  
p 5o;Rvr  
O(~Vvoq  
看了之后,我们可以思考一些问题: G2^DukK.  
1._1, _2是什么? =5|5j!i=q  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 (;j7 {(  
2._1 = 1是在做什么? qJ/C*Wqic  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ZkIQ-;wx  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 m5p~>]}fYF  
;?o C=c  
>gSerDH8\  
三. 动工 P&tK}Se^V  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: W^N"y &  
I>5@s;  
#CS>A# Lk  
LX fiSM{o  
template < typename T > JgB# EoF  
class assignment 'AAY!{>  
  { w?tKL0c  
T value; vvM)Rb,  
public : yn#h$o<  
assignment( const T & v) : value(v) {} =e;wEf%`  
template < typename T2 > :z\f.+MI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } O%&@WrFq  
} ; _'7/99]4g}  
oSl>%}  
*mQit/ k.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >&&xJ5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +mA=%? l  
Rpk`fxAO  
Y2X1!Em>B  
mvgm o  
  class holder h2%:;phH  
  { 88>Uu!M=f  
public : >>$|,Q-.  
template < typename T > Ln_l>X6j51  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const T,uIA]  
  { hQm4R]a  
  return assignment < T > (t); #& wgsGV8C  
} \Wc/kY3&  
} ; rl%Kn^JJ~  
XX-T",  
' D&G~$  
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: C.E> )  
WQpJd7  
  static holder _1; GX)QIe~;qJ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  W6O.E  
9@Sb! 9h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2Nkn C>9(\  
而不用手动写一个函数对象。 =BS'oBn^6  
$-]setdY  
udGGDH  
Z]TVH8%|k  
四. 问题分析 XyphQ}\u  
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。 6B/"M-YME  
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。 {,FeNf46  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0NtsFPO  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f*vk1dS:*3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?0NSjK5ma  
Sqf.#}u<=  
五. 问题1:一致性 0juIkN#  
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?| `^-Be  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1K9?a;.  
s|r7DdI  
struct holder $pfe2(8  
  { \a2oM$PX  
  // 0~b6wuFl  
  template < typename T > ]8>UII,US  
T &   operator ()( const T & r) const ,,_K/='m  
  { +Z&&H'xD  
  return (T & )r; UT<b v}(J  
} $lAb6e$n  
} ; $a*Q).^  
(l8r>V  
这样的话assignment也必须相应改动: *7;*@H*jd  
1+tt'  
template < typename Left, typename Right > qm8n7Z/  
class assignment 60%~+oHi~  
  { L +rySP  
Left l; wu!_BCIy  
Right r; 8+|V!q   
public : Gx_`|I{P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3b)T}g  
template < typename T2 > zg Y*|{4Sl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;=VK _3"  
} ; _2X6bIE  
<fsn2[V:B%  
同时,holder的operator=也需要改动: Sd$]b>b4O  
XBWSO@M'  
template < typename T > HvgK_'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ok%a|Zz+]  
  { 7! b)'W?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @z$pPo0fW  
} yp2'KES>  
"o#)vA`  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 wdcryejCkr  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 JIbzh?$aD  
.A"T086  
return l(rhs) = r; 1Q&WoJLfR  
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。 \LoSUl i  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: f-v ND'@  
Y 6<0%  
template < typename Tp > jU4)zN/`r  
class constant_t r6`^>c  
  { )_X xk_  
  const Tp t; fv j5[Q  
public : Ro'4/{}+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "Yfr"1RmO  
template < typename T > g?A5'o&Yu  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $~G0#JL  
  { k$0|^GL8  
  return t; LF9aw4:>Ou  
} CdzkMVH  
} ; U8WHE=Kk\h  
!|Xl 8lV`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?`T6CRZhr  
下面就可以修改holder的operator=了 r>Qyc  
=Y]'5cn{  
template < typename T > 59Tg"3xB<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $ gr6  
  { ek(kY6x:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @ yg| OA}  
} zqvRkMWcM  
, Y g5X  
同时也要修改assignment的operator() s`Be#v  
FU]8.)`G  
template < typename T2 > -n=$[-w  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } "9U+h2#]  
现在代码看起来就很一致了。 u"#6_-0y  
Y @XkqvX  
六. 问题2:链式操作 MfNpQ:]c\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z,}c?BP  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Pghva*&  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 P^K?E  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 !!-}ttFA  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Z0()pT  
n!kk~65|  
template < typename T > kO..~@ aY  
struct result_1 [D<RV3x9  
  { KlVi4.]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ( E"&UC[  
} ; ]HJ{dcF  
gJFR1  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: XI@6a9Uk  
5eiZs  
template < typename T > 1qm/{>a-  
struct   ref *2qh3  
  { (aDb^(]>  
typedef T & reference; Wz6]*P`qv  
} ; B^8ZoF  
template < typename T > 3:]{(@J  
struct   ref < T &> zmy4tsmX  
  { 7gVh!rm  
typedef T & reference; w|!YoMk+o  
} ; K;<NBnH  
pY{; Yn&t  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (xk.NZn F  
L\/u}]dPQ  
template < typename T > (TT3(|v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const L?=#*4t  
  { 4c5^7";P  
  return l(t) = r(t); fs2m N1  
} b{~fVil$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。 GN:Ru|n  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ewb*?In  
NqiB8hZ~  
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 M(n<Iu4^_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: i_ |9<7a  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;yk9(wea}"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 XAjd %Xv<  
最后的布局是: WW@JVZxK  
                Add .+{nA}Bc  
              /   \ 6V'wQqJ  
            Divide   5 fkdf~Vb  
            /   \ ~v.jZ/h  
          _1     3 #5'c\\?Q  
似乎一切都解决了?不。 8q_1(& O  
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。 lTa1pp Zw  
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。 I#i?**  
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: X HWh'G9  
9 b?i G  
template < typename Right > .yZK.[x4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const DY)D(f/&3  
Right & rt) const |$YyjYK  
  { `)rg|~#k  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WuBmdjZ  
} 17e=GL  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 mZ`1JO9  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 .i MnWW  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 \BN|?r$a  
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。 ?RZq =5Um&  
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。 "nVK< Vd  
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? 5gO /-Zj  
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: x^zdTMNhw  
N YCj; ,V  
template < class Action > mG0L !5  
class picker : public Action /m97CC#+  
  { u8 |@|t  
public : 4uFIpS|rq  
picker( const Action & act) : Action(act) {} K|`+C1!  
  // all the operator overloaded a`DWpc~  
} ; +#0~:&!9  
ksTzXG8  
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。 `Ac:f5a  
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: BTO A &Ag  
/rqqC(1  
template < typename Right > U$A/bEhw  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [}{w  
  { <#zwKTmK1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $"/UK3|d  
} B,4q>KQA  
aD+0\I[x  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > k}X[u8A  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 :*#rRQ>t  
_Q> "\_,  
template < typename T >   struct picker_maker pQqbZ3]  
  { {W-5:~?"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; l(gJLjTH%  
} ; DUqJ y*F(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Y=9qJ`q  
  { "<qEXX  
typedef picker < T > result; mU50pM~/i  
} ; ;{Xy`{Cg!  
Jff 79)f  
下面总的结构就有了: h(_P9E[g  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 *vb^N0P  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 X R4)z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 d`85P+Qen|  
至此链式操作完美实现。 +yCTH  
%06vgjOa (  
MvBD@`&7  
七. 问题3 21 ViHV  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 * flWL  
V>B'+b+<  
template < typename T1, typename T2 > \9'!"-i  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WK*S4c  
  { YwGH G{?e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); mGO>""<:  
} ujx@@N  
 +tIz[+u  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 3524m#4&@  
<FQFv IKg  
template < typename T1, typename T2 > _PV*lK=  
struct result_2 _|X7 n~  
  { 4#_$@ r  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )%qtE34`  
} ;  #I;D  
%&tb9_T)d  
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? Rjq a_hxrS  
这个差事就留给了holder自己。 {\EOo-&A  
    p0Gk j-  
ck$M(^)l  
template < int Order > Ib6(Bp9.L  
class holder; srK53vKMHW  
template <> -TTs.O8P|<  
class holder < 1 > {OCJ(^8i  
  { vr4O8#  
public : doM?8C#`  
template < typename T > 4%J|DcY2  
  struct result_1 f TO+ZTRqf  
  { IC/Q  
  typedef T & result; ' S,2  
} ; w.uK?A>W,  
template < typename T1, typename T2 > U(*yL-  
  struct result_2 %'0&ElQ  
  { ybE[B}pOeZ  
  typedef T1 & result; Pw{"_g  
} ; 3;l"=#5  
template < typename T > SO3cY#i z"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6G}c1nWU  
  { .,M;huRg  
  return (T & )r; AF$\WWrB  
} /H)Br~ l  
template < typename T1, typename T2 > kiX%3(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .$0Pr%0pWI  
  { $;`I,k$0>~  
  return (T1 & )r1; mxp Y&Y  
} p411 `]Zf  
} ; Ri @`a  
7@l<? (  
template <> :gf;}  
class holder < 2 > O%g\B8 ;  
  { S-!=NX&C  
public : CGZ^hoh/  
template < typename T > >DP:GcTG  
  struct result_1 {/|qjkT&W  
  { g5Td("& n  
  typedef T & result; 4pPI'd&/7  
} ; d!V$Y}n  
template < typename T1, typename T2 > N4wA#\-  
  struct result_2 B+"g2Y  
  { mCdgKr|n  
  typedef T2 & result; 9$RI H\*  
} ; 1'O0`Me>#  
template < typename T > cp%ii'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $Q/Ya@o  
  { nIBFk?)6  
  return (T & )r; *||d\peQ  
} c!wtf,F  
template < typename T1, typename T2 > y LM"+.?pL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _Y!sVJ){,c  
  { _~M^ uW^l  
  return (T2 & )r2; W)4QOS&  
} SlaDt  
} ; Qf@iU%G  
WG5W0T_  
>|*yh~  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 DDeE(E  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #/ "+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: | vu>;*K  
cdTsRS;E  
return l(i, j) = r(i, j); 9 26Tl  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) JhX=l-?  
! '0S0a8  
  return ( int & )i; DtF}Qv A  
  return ( int & )j; o6L9UdT   
最后执行i = j; zoZH[a`H  
可见,参数被正确的选择了。 Zj VWxQ  
 }roG(  
b,<9  
KnzsHli,~k  
Em^ (  
八. 中期总结 lA;a  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ?c#$dc"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  76H!)={  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (^n*Am;zlH  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor thW<   
:&w{\-0{  
h(' )"  
+j[oEI`e  
ycr"Y|  
cQUC.TZ_  
九. 简化 %2l7Hmp4H  
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。 *xs!5|n+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !GK$[9  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: I+;-p]~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <{J5W6  
  +-*/&|^等 aT!;{+  
2. 返回引用。 GWP dv  
  =,各种复合赋值等 R;}22s  
3. 返回固定类型。 +K$NAT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [L~@uAMw:  
4. 原样返回。 x?yD=Mq_  
  operator, & >JDPB?5  
5. 返回解引用的类型。 W/+K9S25  
  operator*(单目) o>lms t%<  
6. 返回地址。 !Pj/7JC0  
  operator&(单目) TprtE.mP  
7. 下表访问返回类型。 KEr\nKT1  
  operator[] NPjv)TN}3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 O#kq^C}  
  operator<<和operator>> E~hzh /,34  
4)1;0,tlG  
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。 (ywo a  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^U  q  
wts:65~  
template < typename Left > O8u3y  
struct value_return p@Q5b}xCG_  
  { |M~ON=  
template < typename T > 7C,T&g 1:  
  struct result_1 cu7(.  
  { Ug"rJMZG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; HgRwi It  
} ; /Z%>ArAx  
+a+`Z>  
template < typename T1, typename T2 > N2,D:m\  
  struct result_2 )g1a'G  
  { TH1B#Y#<J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <:;^'x>!  
} ; edC 4BHE  
} ; ]s1 YaNq  
w YNloU  
B |{I:[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &xS a7FY  
Qvoqx>2p5  
下面我们来剥离functor中的operator() !.X.tc  
首先operator里面的代码全是下面的形式: oduDA:  
e$/B_o7(  
return l(t) op r(t)  lhLGG  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2%UBw SiqR  
return op l(t) `)>7)={  
return op l(t1, t2) fP-|+Ty O  
return l(t) op ' [0AHM  
return l(t1, t2) op CnF |LTi  
return l(t)[r(t)] m6n!rRQ^U  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `iG,H[t+j  
}ZOFYu0f  
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: Bx~[F  
单目: return f(l(t), r(t)); NY B[Zyp  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }=}>9DS M  
双目: return f(l(t)); P&A|PY,P  
return f(l(t1, t2)); kJK,6mN  
下面就是f的实现,以operator/为例 &XLD S=j  
y9HK |  
struct meta_divide Cpl;vQ  
  { TYgQJW?  
template < typename T1, typename T2 > quu*xJ;Ci  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) '` CspY  
  { :Ao!ls' =  
  return t1 / t2; E@)\Lc~  
} 3tS~:6-/  
} ; W0`Gc {  
]dPZ.r  
这个工作可以让宏来做: hZ\+FOx;  
b!>\2DlyJ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Vy)hDa[&  
template < typename T1, typename T2 > \ \k8rxW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^U7OMl4Usq  
以后可以直接用 S[:xqzyDg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) gQWd&)'muf  
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 Pt< s* (  
(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。。。) <g2_6C\j  
[THG4582oB  
6gO9 MQY  
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 vq'c@yw;  
VL( <  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F1azZ (  
class unary_op : public Rettype V~{ _3YY  
  {  3yS  
    Left l; bMoAD.}  
public : 5"Kx9n|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,2[ra9n  
[\ )Ge  
template < typename T > @]CF&: P A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N1EezC'^  
      { dx_6X!=.J  
      return FuncType::execute(l(t)); Zy"=y+e!E;  
    } -C7FuD[Xw  
S4NL "m  
    template < typename T1, typename T2 > J QKdW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zzpZ19"`1  
      { Xo5$X7m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); F 8yF  
    } WPuz]Ty  
} ; M++0zhS  
ilLBCS}  
tl8O6`<Z  
同样还可以申明一个binary_op 3C>qh{z"  
#G^A-yjn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > CX/(o]  
class binary_op : public Rettype g;p)n  
  { =o dkz}bU  
    Left l; H. ,;-  
Right r; PK6iY7Qp)  
public :  ^y.UbI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Qu*1g(el!o  
_cqy`p@"  
template < typename T > !R{R??  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b}z`BRCc  
      { \|= mD}N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3 pWM~(#>-  
    } PBqy F  
pgc3jP!  
    template < typename T1, typename T2 > O_,O,1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;6;H*Y0,|E  
      { Wsz0yHD[`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *dE^-dm#  
    } @uleyB  
} ; Nud,\mXrY[  
eb:A1f4L  
xN->cA$A  
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 rs8\)\z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^JeMuU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |^n3{m  
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。 JNU/`JN9f  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /MTf0^9  
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。。。 Q4'C;<\@(Q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }7/e8 O2  
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) c$M%G)P  
下面是修改过的unary_op -E>)j\{PX7  
-AD2I {C  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >l1 r,/\\  
class unary_op S q@H  
  { 7} O;FX+x  
Left l; laREjN/\`  
  o+?@5zw -&  
public : 4iX-(ir,  
t 0O4GcAN  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} y;`eDS'0.N  
W Ox_y,  
template < typename T > '5.\#=S1  
  struct result_1 7XAvd-  
  { @PkJY  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~ 9M!)\~  
} ; MgJ5B(c  
v548ysE)  
template < typename T1, typename T2 > 8e:vWgQpL  
  struct result_2 pO/%N94s  
  { __N.#c/l{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bH9Le  
} ; T 1Cs>#)  
$Xf(^K  
template < typename T1, typename T2 > f6ZZ}lwaV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F'W> 8  
  { EA0iYzV  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Gp2!xKgm  
} >M4"|W U_  
?S`>>^  
template < typename T > <0j{ $.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O.\h'3C  
  { YMzBAf  
  return OpClass::execute(lt(t)); /&s}<BMHU  
}  H!eh J$[  
y:so L:(F  
} ; h}Ygb-uZ  
X#J6Umutm  
vA>W9OI   
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 v*TeTA %  
好啦,现在才真正完美了。 {*xBm#  
现在在picker里面就可以这么添加了: r_o<SH  
qo;)X0 N  
template < typename Right > SGf9U^ds  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &YX6"S_B  
  { :JV\){P  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g9V.13k  
} TmP8 q  
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'.s7& '7  
eE3-t/=  
htHv&  
[m#NfA:h,  
]N}]d +^6  
十. bind [j0w\{  
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。 &oN/_7y  
先来分析一下一段例子 'lQYJ0  
$ I<|-]u  
%V_eJC""?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} mxL;;-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ua#K>su r.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 otnV-7)@  
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。 chLeq  
我们来写个简单的。 G8P+A1 f/>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~e^)q>Lb7(  
对于函数对象类的版本: 3+ asP&n  
2oB?Dn  
template < typename Func > BE4\U_]a3  
struct functor_trait 3^~Zj95M  
  { Q \WXi  
typedef typename Func::result_type result_type; x]' H jTqX  
} ; f\'G`4e  
对于无参数函数的版本: ~XQ$aRl&  
2Iz fP;V?  
template < typename Ret > Fwv\pJ}$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;tr)=)q &  
  { %8<2>  
typedef Ret result_type; 9:\A7 =  
} ; ZbyG*5iq  
对于单参数函数的版本: BvJ\x)  
 8bGD  
template < typename Ret, typename V1 > j4vB`Gr]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Nuq(4Yf1W  
  { s((b"{fFb  
typedef Ret result_type; Rk{$S"8S_  
} ; +gNX7xuY  
对于双参数函数的版本: )<Ob  
o@',YF>OQ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 'A1E^rl]=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |rFJ*.nD  
  { X&,N}9>B  
typedef Ret result_type; v?{vg?vI  
} ; wOM<X hZ  
等等。。。 oFn4%S:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy wRj~Qv~E  
^@Y9!G=  
template < typename Func > 'N|2vbi<  
struct func_return w&9F>`VET  
  { k3 /4Bt G/  
template < typename T > ~Ji>[#W K  
  struct result_1 NC;T( @  
  { ID+,[TM`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q>V?w gZ  
} ; wNbTM.@  
i(z+a6^@|  
template < typename T1, typename T2 > jigbeHRy  
  struct result_2 z(jU|va{_1  
  { j}"]s/= 6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; % hNn%Oy:E  
} ; ud.poh~|  
} ; G1A$PR  
HoMQt3C  
H]U "+52h  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 e5FCqNip'  
;g6 nHek  
template < typename Func, typename aPicker > x}uwWfe3  
class binder_1 l(.7t'  
  { )!BB/'DRQ  
Func fn; l;XUh9RF`A  
aPicker pk; C CC4(v  
public : 7%W!k zp>  
,I("x2  
template < typename T > Lax9 "xI  
  struct result_1 KX]-ll  
  { Ni&,g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [;)~nPjI  
} ; kWI]fZ_n  
CzK%x?~]  
template < typename T1, typename T2 > LPsh?Ca?N  
  struct result_2 K,Lr +  
  { $hC~af6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Mf!owpW T  
} ; \XZU'JIO  
SB5@\^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >:="?'N5l!  
w;@`Yi.WQ  
template < typename T > h<t<]i'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dP$y>%cB  
  { #Lu4OSM+  
  return fn(pk(t)); KB$ vQ@N  
} NHst7$Y<  
template < typename T1, typename T2 > r9U[-CX:"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wI|bBfd(  
  { 6,sRavs  
  return fn(pk(t1, t2)); DK2c]i^|=  
} lsTe*Od  
} ; J$o[$G_Z  
Ut0qr kqF  
FZ;Y vdX6  
一目了然不是么? / n C$?w  
最后实现bind g;| n8]  
aTmX!!  
',v0vyO8  
template < typename Func, typename aPicker > M$DwQ}Z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Py(wT%w  
  { pZNlcB[Qn-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?#');`  
} &@Ji+  
#)Id J]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4c493QOd  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 fh/)di  
6"#Tvj~-8  
十一. phoenix |qFN~!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]kU~#WT  
pJ<)intcbE  
for_each(v.begin(), v.end(), r)*_,Fo|  
( tFb|y+  
do_ i1kh@s~8UC  
[ O;.d4pO(tC  
  cout << _1 <<   " , " `qQQQ.K7)z  
] ?L.p9o-S0  
.while_( -- _1), [NR0] #h  
cout << var( " \n " ) 6Wcn(h8%*  
) O>{t}6o  
); OmQuAG ^\x  
`s]zk {x  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: *8(t y%5F0  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor *AJezhR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 iz$v8;w  
那么我们就照着这个思路来实现吧: n,R[O_9u[  
h_}BmJh_  
=h1 QN  
template < typename Cond, typename Actor > ce-m)o/  
class do_while m78MWz]Yo  
  { wLg:YM"  
Cond cd; kgib$t_7  
Actor act; 3]5&&=#  
public : #gr+%=S'6C  
template < typename T >  \1c`)  
  struct result_1 =Am*$wGI  
  { bU@>1>b6lE  
  typedef int result_type; Q{)F$]w  
} ; ]f+D& qZ B  
Hr64M0V3B  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ag*Hs<gi  
&bRxy`ZH  
template < typename T > azATKH+j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f%{ ag  
  { rSFXchD/  
  do t,as{.H{h  
    { 9jJ/ RXp  
  act(t); hghto \G5Y  
  } ^#6%*(D  
  while (cd(t)); `W;cft4  
  return   0 ; \Q BpgMi(  
} 8Nl|\3nl-  
} ; 3qwYicq,  
`0i}}Zo  
xWI 0s;k  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). DcvmeGl  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 R<YYf^y  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 M5bj |tQ4  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 )@&?i.  
下面就是产生这个functor的类: QR-R5XNT[  
Wy-quq03"&  
{UVm0AeUq  
template < typename Actor > OgpH{"  
class do_while_actor fbbl92p  
  { uL{~(?U$  
Actor act; i1H80m s  
public : ?9ho|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} # ;KG6IE  
Xcpm?aTo  
template < typename Cond > y5tAp  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^Ypx|-Vu!  
} ; _=M'KCL*)  
A2FU}Ym0=  
8t 35j   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !`Yi{}1_  
最后,是那个do_ 0Y`tj  
K@u."eaD  
B*?PB]  
class do_while_invoker bB :X<  
  { Zkep7L   
public : uM6!RR!~  
template < typename Actor > +g7nM7,1a  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const U[ungvU1U  
  { ZUI\0qh+  
  return do_while_actor < Actor > (act); F0(Sv\<::  
} sN) .Jo  
} do_; %H~gN9Vn#@  
NjyIwo0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :NyEd<'  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 aw~EK0yU   
最后来说说怎么处理break和continue NS~knR\&  
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。 swgBPJ"?  
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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