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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda x5W@zqj  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ( v=Z$#l  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, euh rEjwkH  
pe`&zI_`?  
u@[JX1&3"n  
=G/`r!r*0I  
  class filler /{X2:g{  
  { G-T2b,J [  
public : 1QuR7p  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} qc^qCGy!z  
} ; 2`/p V0  
%?:eURQ  
z 4`H<Pn  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 7;:Uv=  
jJY!;f  
<NX6m|DD  
=_dqoAF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4^BHJOvs  
+D+Rf,D  
'St\$X  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .3 T#:Hl  
Jyu*{  
_NJq%-,'  
6oLq2Z8uP  
二. 战前分析 Z\M8DZW8Y  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 iYxpIqWw  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 zINziAp{  
MXU8QVSY"  
BIjQ8 t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); % g*AGu`  
  /* --------------------------------------------- */ ZiOL7#QWX  
vector < int *> vp( 10 ); t1tZ:4  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :s OsG&y  
/* --------------------------------------------- */ R k).D 6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); </8F  
/* --------------------------------------------- */ [8Zvs=1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "V/6 nuCo  
  /* --------------------------------------------- */ eE-@dU?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (>\w8]  
/* --------------------------------------------- */ &ahZ_9Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 42: 6=\  
As7Y4w*+  
=9JKg4I6  
Xm2p<Xu8h  
看了之后,我们可以思考一些问题: k9<P]%  
1._1, _2是什么? }[OOkYF#r  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ,2YkQ/ >  
2._1 = 1是在做什么? ^/kn#1H7&  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 2,X~a;+  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 @ukIt  
_*O^|QbM  
AG$S;)Yl9c  
三. 动工 }vbs6u  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6U`yf&D  
]%PQ3MT.  
5 5_#?vw  
^sp+ sr :  
template < typename T > (ft8,^=4  
class assignment #JH#Qg  
  { #X(KW&;m  
T value; ,5_Hen=PI  
public : iwl\&uNQU  
assignment( const T & v) : value(v) {} ni@N/Z?!pA  
template < typename T2 > <Yk#MeiEp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } sacaL4[_<  
} ; !Rzw[~  
A@X&d y  
!kl9X-IiI  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  H)),~<s  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =~i~SG/f  
w{t2Oo6Q0+  
R)3P"sGuN  
=!b<@41  
  class holder cboue LEt  
  { s^]F4'  
public : hDp -,ag{  
template < typename T > WdGjvs  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <303PPX^6  
  { 3:f<cy   
  return assignment < T > (t); \o-Q9V  
}  Sxrbhnx  
} ; ^gwVh~j  
06 kjJ4  
SEn-8ZF  
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: ))" *[  
uM\(#jZ  
  static holder _1; !4 4)=xW  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 z:hY{/-  
?- 5{XrNm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); li4rK <O  
而不用手动写一个函数对象。 $z!o&3c'x  
GoI3hp(  
/;t42 g9w  
;&Q8xC2  
四. 问题分析 c]`}DH,TJ  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 :*aBiX"  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 @;iW)a_M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5eI3a!E]O  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 n{dl- P  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @'.(62v  
Ctpr.  
五. 问题1:一致性 8}3dwr;-  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| G2]/g  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3%?01$k  
Y%v?ROql  
struct holder NJfI9L  
  { q<L>r?T[  
  // nYJ)M AG@  
  template < typename T > Y_3 {\g|x  
T &   operator ()( const T & r) const =.9L/74@  
  { / AFn8=9'^  
  return (T & )r;  <StyO[  
} #<V/lPz+  
} ; -4|\,=j  
m}\G.$h4  
这样的话assignment也必须相应改动: P9~7GFas|  
0FrmZ$  
template < typename Left, typename Right > -~O7.E(ok  
class assignment gTE/g'3  
  { ?{W@TY@S  
Left l; jM8e2z3  
Right r; -POV#1s  
public : A;nrr1-0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L~_3BX  
template < typename T2 > `mTpL^f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \_pP:e  
} ; 1 "'t5?XW  
 -1Acprr  
同时,holder的operator=也需要改动: 1!,xB]v1Ri  
gs)wQgJ[  
template < typename T > ig(a28%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const hu (h'  
  { ?-CZJr  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0 1U/{D6D  
} ^vXMX^*  
]J;pUH+u  
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。 Wk$ 7<gkr  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4.|-?qG  
_5'OQ'P2  
return l(rhs) = r; MP/6AAt7=|  
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。 %~ uMa  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: R)% Jr.U  
G+N &(:  
template < typename Tp > r`5[6)+P  
class constant_t M)td%<_  
  { UxI0Of&:  
  const Tp t; dI'cZt~n  
public : O,(p><k$/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} bF:]MB^VK  
template < typename T > <rd7<@>5D  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const c,%9Fh?(  
  { EgO=7?(pW  
  return t; <fq?{z  
} c e`3&  
} ; xQV5-VoFC  
 B9IqX  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 x ;V7D5 q  
下面就可以修改holder的operator=了 / sI0{  
\a]JH\T)Q  
template < typename T > >5C|i-HX  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .a._WZF  
  { E- ,/@4k  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); MQc|j'vEY  
} u4QPO:,a4  
C'x?riJ/  
同时也要修改assignment的operator() &9b sTm  
2Cd#~  
template < typename T2 > A<ca9g3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]$[J_f*x  
现在代码看起来就很一致了。 T1TKwU8l  
&|('z\k  
六. 问题2:链式操作 S;DqM;Q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $]:yc n9l  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ycAQHY~n  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 AF5.)Y@.  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 4$Oakl*l  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct t,$4J6  
vZj:\geV  
template < typename T > .6Jo1$+  
struct result_1 dL%?k@R  
  { g.-{=kZ   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; emp*j@9  
} ; hES_JbX}]  
R2k R   
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: Zt: .+.dV  
Vae}:8'}  
template < typename T > r7w1~z  
struct   ref 4%L`~J4 wr  
  { @[ {9B6NlV  
typedef T & reference; e| x1Dq  
} ; $j61IL3+  
template < typename T > 5S4kn.3  
struct   ref < T &> -*8|J;  
  { 7b7~D +b  
typedef T & reference; 4/Ub%t -  
} ; L{H` t{ A  
k}T#-Gb  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Y r6wYs(%  
eSvS<\p  
template < typename T > jOL$kiW0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const E.V#Bk=  
  { eZes) &4  
  return l(t) = r(t); $10"lM[  
} ~,[<R  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 '?]B ui  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 P|,@En 1!  
H4C]%Q  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 A1Tk6i<F1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: eXo7_#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 F_>OpT  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 b1An2 e[  
最后的布局是: TEQs\d  
                Add v@_}R_pX  
              /   \ T,z 7U2O  
            Divide   5 lu~<pfg  
            /   \ Z$qLY<aV  
          _1     3 ?N*m2rv  
似乎一切都解决了?不。 Nl~'W  
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。 J1P jMb}  
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。 fuRCM^U(  
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: D#VUx9kugv  
FbH 1yz  
template < typename Right >  bT(}=j  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "u#,#z_  
Right & rt) const L1P.@hJ  
  { {D6lS j  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ft |W  
} `h%(ZG ~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 D^]g`V*N  
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。 dM n0nc+  
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。 BO5\rRa0  
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。 Y!!w*G9b  
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。 &lnr?y^  
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? o$PY0~#  
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: gJ \CT'/  
]7+9>V  
template < class Action > KK-}&N8  
class picker : public Action =;HC7TUM&  
  { P*=M?:Jb,  
public : Epo/}y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;ZOu-B]q  
  // all the operator overloaded X ? eCK,  
} ; 4i]h0_]  
t4Q&^AC  
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。 2~ [  
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: Q)mYy  
Hl"^E*9x  
template < typename Right > $"e$#<g  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Sbzx7 *X  
  { $p(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  }BFX7X  
} &9j*Y  
HpCTQ\H  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > o5h*sQ9  
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。 }0okyGg>q  
9-ei#|Vnt[  
template < typename T >   struct picker_maker AHB_[i'>7  
  { (T65pP_P 7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @~ 6,8nQ  
} ; 3*8m!gq7s  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $j(laD#AR  
  { _keI0ML-#  
typedef picker < T > result; BV"l;&F[  
} ; b)(si/]\  
'QOV!D  
下面总的结构就有了: SJ7-lben3  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 s#BSZP  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 xoe/I[P]U  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 r]3v.GZy  
至此链式操作完美实现。 "wi}/,)  
^ }kqAmr  
+~n"@ /  
七. 问题3 QHHj.ZY  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 7W.z8>p  
O-uf^ S4  
template < typename T1, typename T2 > f^]^IXzXw.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -/ YY.F-  
  { zq Cr'$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); UA3!28Y&E3  
} Yc`PK =!l  
KN< KZM  
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: pY$DOr- r`  
F 9J9zs*,  
template < typename T1, typename T2 > nd)`G$gL  
struct result_2 rD!UP1Nb  
  { dUc?>#TU  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Iy;bzHXs  
} ;  __Egr@  
,<O|#`?"@G  
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? ^!7|B3`  
这个差事就留给了holder自己。 {fxytiH8  
    L"It0C  
0?w4  
template < int Order > ,e@707d`\  
class holder; c :u2a/Q?  
template <> - (VX+XHW  
class holder < 1 > czcsXBl[  
  { 1Gp| _8  
public : \Lz4ZZjSY  
template < typename T > A3A"^f$$  
  struct result_1 t@cImmh\T  
  { *?R<gWCF  
  typedef T & result; js[H $  
} ; evE$$# 6R  
template < typename T1, typename T2 > *kq>Z 06'i  
  struct result_2 (i@B+c  
  { vq8&IL  
  typedef T1 & result; IJ2>\bW_p  
} ; qwvch^?>FQ  
template < typename T > Stk'|-z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s-e<&*D[  
  { X+'B*K$  
  return (T & )r; 5^ e|802  
} gPY Cw?zQ  
template < typename T1, typename T2 > te b/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *GC9o/  
  { K&;;{~md.  
  return (T1 & )r1; A08{]E#v>  
} F(;95TB  
} ; Ji;R{tZ.R  
*6QmYq6c<  
template <> ,7^,\ ,-m  
class holder < 2 > N6uKFQL:{  
  { jB0ED0)wX  
public : *v0}S5^ /"  
template < typename T > |YK4V(5x  
  struct result_1 95^-ptO{1`  
  { x>MY_?a  
  typedef T & result; \"=b8x  
} ; S1E=EVG  
template < typename T1, typename T2 > (db4.G+0  
  struct result_2 ]V.0%Ccw;.  
  { ~,O}wT6q  
  typedef T2 & result; {"@E_{\  
} ; 0|OmQ\SQ  
template < typename T > '/Ag3R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Bw*6X` 'Q  
  { Nh+ZSV4WJ:  
  return (T & )r; Z >F5rkJ  
} }8?1)l  
template < typename T1, typename T2 > O K2|/y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U=>4=gsG  
  { cP &XkAQ  
  return (T2 & )r2; `ILO]+`5  
} VQ'DNv| 9  
} ; YMIX|bj6Y  
$S{]` +  
bT#re  
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> >。 &+-]!^2o  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: hwB>@r2  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: DgRA\[c  
<O30X !QuK  
return l(i, j) = r(i, j); 8[mj*^P  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) iVqa0Gl+}  
Yn1CU  
  return ( int & )i; 5$Aiez~tBq  
  return ( int & )j; BZ -)XF'4  
最后执行i = j; *u?N{LkqS  
可见,参数被正确的选择了。 (H-Y-Lk+  
.m \y6  
)kuw&SH,  
k{d)'\FM  
wC4:OJ[d  
八. 中期总结 Tv`-h  
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: {fAj*,pzl  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 { 0 vHgi  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 P1Chmg  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor M}*#{UV2  
h!UB#-  
@N,I}_9-  
FQGh+.U  
268H!'!\  
RmcQGQ  
九. 简化 1E|~;wo\  
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。 ^lCQHz  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )Y:9sd8g7  
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: Bh*7uNM  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 N0 F|r8xS  
  +-*/&|^等 + ZxG<1&  
2. 返回引用。 -)2sR>`A%  
  =,各种复合赋值等 A-XWG9nL  
3. 返回固定类型。 6fr@y=s2:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) WG?;Z  
4. 原样返回。 _ZD8/?2QV  
  operator, j,BiWgj$8  
5. 返回解引用的类型。 u"*Wo'3I|  
  operator*(单目) I:9jn"  
6. 返回地址。 }xE}I<M  
  operator&(单目) HLml:B[F(  
7. 下表访问返回类型。 t,m},c(B:  
  operator[] (aa}0r5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 eX9Hwq4X44  
  operator<<和operator>> BvA09lK  
t)hAD_sf  
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。 ywS2` (  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: y8QJ=v* B  
;`P}\Q{  
template < typename Left > rBY{&JhS  
struct value_return :- Al}7  
  { KqH_?r`  
template < typename T > [O52Bn  
  struct result_1 K@UQ O  
  { E6FT*}Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %Z#s9QC  
} ; Q1yj+)_  
RN0=jo!58  
template < typename T1, typename T2 > %Qc5_of  
  struct result_2 F:o<E 42  
  { CS<,qvLpL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @&G< Np`  
} ; _:Jra  
} ; #& 5}  
].C4RH  
/>,Tq!i\4}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ub* j&L=  
5lc%GJybV  
下面我们来剥离functor中的operator() kA1C&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _ Db05:r@  
_poe{@h!  
return l(t) op r(t) =Q!)xEK  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) J"&jR7-9  
return op l(t) ."#M X!  
return op l(t1, t2) '.mHx#?7  
return l(t) op And|T 6u  
return l(t1, t2) op -!kfwJg8N(  
return l(t)[r(t)] [z^db0PU  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7oK7f=*Q  
WE hDep:  
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: TL?(0]H fe  
单目: return f(l(t), r(t)); Q0\tK=Z/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); W_ =  
双目: return f(l(t)); 4R~f   
return f(l(t1, t2)); <e s>FD  
下面就是f的实现,以operator/为例 UY!N"[&  
bJz}\[z  
struct meta_divide d\R]>  
  { <r{M(yZ?@  
template < typename T1, typename T2 > TC=djC4$/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Gw0_M&  
  { m\}8N u  
  return t1 / t2; -666|pA  
} "XU M$:D  
} ; c)HHc0KD  
=deqj^&@  
这个工作可以让宏来做: sU/R$Nbr  
uP:Y[$O  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ aa'u5<<W  
template < typename T1, typename T2 > \ Zy>iaG9}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Oh\ +cvbG  
以后可以直接用 #s!q(Rc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) mv,<#<-W  
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 h|MTE~   
(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。。。) h27awO Q  
QEavbh^S  
Zj*kHjn"  
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 ]$StbBP  
ZwV`} 2{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v[aFSXGj)  
class unary_op : public Rettype vSt7&ec  
  { [F^qa/vJ10  
    Left l; Nvlfi8.  
public : jWg7RuN  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} j=%^CRum  
Q}a,+*N.  
template < typename T > =9lrPQ]w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \8~P3M":c  
      { w/L^w50pt  
      return FuncType::execute(l(t)); f1a >C  
    } n9;z=   
Y4\BHFq  
    template < typename T1, typename T2 > Y1?"Ut  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "!9hcv- ;  
      { !Od?69W, $  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \k#|5W  
    } "k8Yc<`u  
} ; BVKr 2v  
e b])=  
 t8 "*j t  
同样还可以申明一个binary_op l1_Tr2A}7/  
D^?jLfW8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 23lLoyN  
class binary_op : public Rettype n~1'M/wh  
  { F/"Q0%(m  
    Left l; ')d&:K*M  
Right r; re\@v8w~  
public : `A]CdgA  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?e`4 s f_~  
ArFsr  
template < typename T > F-\Swbx+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kWF/SsE  
      { pJ` M5pF  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "[PxLq5  
    } F:PaVr3q  
pjC2jlwm*  
    template < typename T1, typename T2 > r'kUU] j9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9`"o,wGX3  
      { jWn!96NhlL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *K9I+t"g  
    } DFgr,~  
} ; 4"OUmh9LHB  
egBjr?  
p2c4 <f-M  
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 9,?\hBEu  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 1g_(xwUp+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wq|~[+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。 Sv*@3x  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! dQoZh E  
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。。。 4H7 3a5f  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 QHt;c  
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) -#=y   
下面是修改过的unary_op f8ap+][  
i[:S *`@S  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > IrAc&Ehul  
class unary_op v&6=(k{E@R  
  { :NB,Dz+i  
Left l; CaX0Jlk*  
  Gj[+{  
public : +%Vbz7+!  
T Y|5O! <  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .g CC$  
:<-,[(@bR  
template < typename T > GZL{~7n  
  struct result_1 ?e? mg  
  { %ZN p  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -IBf;"8f  
} ; 3pxm0|  
n-h2SQl!  
template < typename T1, typename T2 > O1/U3 /2/d  
  struct result_2 X(D$eV  
  { ]!>ThBMa  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^y.e Fz  
} ; _9Pxtf  
x\=2D<@az  
template < typename T1, typename T2 > Sz\"*W;>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U] 2fV|Hn  
  { P!?Je/ Tz]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @PXb^x#k  
} ,hj5.;M  
PZ/gD  
template < typename T > }*!7 Vrep  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [OI&_WIw  
  { >Z#=<  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^*7~ Wxk5  
} Zk+J=Cwq}  
;T0Y= yC  
} ; B/IPG~aMEZ  
y(pHt  
{~*aXu 3  
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 zy(i]6  
好啦,现在才真正完美了。 uN`{; Av  
现在在picker里面就可以这么添加了: a8T<f/qW k  
&a?&G'?  
template < typename Right > 0B(<I?a/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /K mzi9j+  
  { kl.)A-6V  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); CPq{M.B  
} )!1; =   
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。 2[&3$-]  
&tFVW[(  
W_EM k  
%K^l]tWa@  
?^i$} .%W  
十. bind Q]_3 #_'  
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。 qC9$xIWq  
先来分析一下一段例子 ,63hO.4M  
)u7*YlU\I  
; Xy\7tx  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !g /&ws&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 yD iL  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7%Zl^c>q  
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。 ![WX -"lW  
我们来写个简单的。 Sf>R7.lpP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6JWCB9$4  
对于函数对象类的版本: iw<#V&([ J  
ZF :e6em  
template < typename Func > (yFR;5Fo  
struct functor_trait #n^P[Zw  
  { 66<3zadJZU  
typedef typename Func::result_type result_type; :>to?~Z1  
} ; @Md%gEh;&  
对于无参数函数的版本: :8}QKp  
!RLg[_'  
template < typename Ret > $ WAFr  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Y:C7S~  
  { I]P'wav~O  
typedef Ret result_type; P"0S94o:5J  
} ; hXi^{ntw,  
对于单参数函数的版本: %sb)U~gP  
mLU4RQ}5  
template < typename Ret, typename V1 > c0]^V>}cl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > v8"plx=3  
  { 0es[!  
typedef Ret result_type; I*R[8|  
} ; 3*$A;%q  
对于双参数函数的版本: <=8REA?  
c 6sGjZdR  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > a'w~7y!}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4g]Er<-P  
  { y0qrl4S)v  
typedef Ret result_type; *,hS-  
} ; Y - 6 ?x  
等等。。。 }l&Uh &B`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy vlth\ [  
pv&:N,p  
template < typename Func > D/jB .  
struct func_return 9;s:Bo  
  { $5y%\A  
template < typename T > U>6MT@\  
  struct result_1 Ed,`1+  
  { O{a<f7 W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1a 3rA  
} ; R*IO%9O  
tWQ_.,ld  
template < typename T1, typename T2 > Rkm1fYf  
  struct result_2 ;4tVFqR  
  { r  H;@N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #k8bZ?*:  
} ; Q[_{:DJA  
} ; xaSvjc\  
M>dP 1  
$u_0"sUV  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'gk.J  
1eQ9(hzF  
template < typename Func, typename aPicker > b{<qt})  
class binder_1 Y~Y-L<`I  
  { |t*(]U2O0  
Func fn; $9<q'hf<w  
aPicker pk; ;vvO#3DWM  
public : / PG+ s6  
F,Q\_H##x4  
template < typename T > <l]P <N8^  
  struct result_1 %eWzr  
  { 6s\niro2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0UZ>y/ C)=  
} ; )orVI5ti  
Gm;)Om_  
template < typename T1, typename T2 > `Bk7W]{L  
  struct result_2 3ny>5A!;2  
  { 0 3fCn"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t!Q uM_i3  
} ; )o)<5Iqh  
E8gXa-hv  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} bh|M]*Pq  
"V-k_d "  
template < typename T > =!T@'P?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q\Dx/?g!vx  
  { CsHHJgx  
  return fn(pk(t)); lxb+0fiN  
} 's>   
template < typename T1, typename T2 > 7S$Am84%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VZo[\sWf  
  { 1=(jpy  
  return fn(pk(t1, t2)); ST$~l7p  
} 1Q\P] -  
} ; 0JzH dz  
6" fYSn>  
C'&)""3d  
一目了然不是么? 2 Ya)I k{  
最后实现bind it]im  
FsQeyh>  
r09gB#K4  
template < typename Func, typename aPicker > hhd%j6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 68Po`_/s  
  { _5TSI'@.4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -!MrG68  
} R<. <wQ4I  
0_'(w;!wq:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 wZ6D\I  
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。 4x7(50hp#  
HV O mM17  
十一. phoenix Uytq,3Gj6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: MMlryn||1  
_8t5rF  
for_each(v.begin(), v.end(), ,/0Q($oz  
( hRAI7xk  
do_ t8X$M;$  
[ ^b|Z<oF  
  cout << _1 <<   " , " J{>9ctN  
] q#LB 2M  
.while_( -- _1), U%%fKL=S  
cout << var( " \n " ) hojP3 [  
) tUX4#{)q(j  
); \H(r }D$u<  
EWOS6Yg7  
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\]bh'(  
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 A/5??3H  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ( w4w  
那么我们就照着这个思路来实现吧: t^ _0w[  
i%BrnjX  
B ~u9"SR.  
template < typename Cond, typename Actor > [/dGOl+  
class do_while =$bJ`GpJ  
  { ;+v5li  
Cond cd; t][U`1>i  
Actor act; J%VcvBaJm  
public : /|7@rH([{  
template < typename T > [6 d~q]KH  
  struct result_1 5zk<s`h  
  { ed3d 6/%HR  
  typedef int result_type; \YUl$d0  
} ; k+-IuO  
HCBZ*Z-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 'iQ  
EY~b,MIL4  
template < typename T > `As| MYv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j^4KczJl  
  { un*Ptc2%  
  do $ ~>3bik@  
    { :TU|;(p  
  act(t); 0*e)_l!  
  } !Cqm=q{K  
  while (cd(t)); ~\vGwy  
  return   0 ; R$>]7-N}  
} }E o\=>l7  
} ; l>(w]  
K)-Gv|*t  
K &L9Ue  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0QzUcr)3+  
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。 iJ8 5okv'  
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。 ] lBe   
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。 1yFVF  
下面就是产生这个functor的类:  (~59}lu~  
aJ!(c}N~97  
 uj8G6'm%  
template < typename Actor > b*;zdGX.A9  
class do_while_actor Sf_q;Ws  
  { 2/*F}w/  
Actor act; ?nVwT[  
public : XsH(8-n0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <V> [H7  
/mdPYV  
template < typename Cond > tVAWc$3T  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }JP0q  
} ; .,-,@ZK  
trl:\m  
\IL;}D{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \>B$x@-wg  
最后,是那个do_ $`KddW0_  
o+NPe36  
tEU}?k+:j)  
class do_while_invoker xgdS]Sz  
  { T9s$IS,  
public :  9S<87sO  
template < typename Actor > 8vk*",  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const bCV3h3<  
  { DGs=.U-=e  
  return do_while_actor < Actor > (act); A-=B#UF  
} R*"31&3le4  
} do_; |JUb 1|gi  
U~;Rzoe)q*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;~A-32;Y4  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @yGK $<R  
最后来说说怎么处理break和continue Q140b;Z  
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。 4qd =]i  
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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