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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6=D;K.!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (6b%;2k  
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, chbs9y0  
X+ jSB,  
Vy VC#AK,  
G@2M&0'  
  class filler  (w fZ!  
  { =XB)sC%  
public : ce\-oT  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} I_Qnq4Sk(  
} ; 4)z](e$  
Q2uE_w`B  
?*0kQo'  
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: 7y3; F7V  
*!kg@ _0K  
sa($3`d  
* bK@A2`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,# 6\:i  
/zM7G?y  
<R$|J|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >F v8 -  
AseY.0  
!ywc).]e  
dLq!t@?iu>  
二. 战前分析 -1:asM7  
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。 W\ckt]'  
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 /r6DPR0\  
D.~t#a A  
&R]G)f#w%*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g& Rk}/F  
  /* --------------------------------------------- */ fi)ypv*  
vector < int *> vp( 10 ); $Z4p$o dk  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h kY E7  
/* --------------------------------------------- */ /uWON4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); YL+W 4 ld  
/* --------------------------------------------- */ RPu-E9g@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `:&{/|uP7  
  /* --------------------------------------------- */ YH9BJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); KK}&4^q  
/* --------------------------------------------- */ B5hGzplS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); bPEAG=l"-  
Fei$94 a  
,>Q,0bVhH0  
5sH ee,  
看了之后,我们可以思考一些问题: %9K@`v-  
1._1, _2是什么? Wil +"[Ge  
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。 2=  _.K(  
2._1 = 1是在做什么? #"|Ey6&  
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。 cVMTT]cj1  
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。 3 V<8  
jB;+tDC!Co  
%A Fy{l  
三. 动工 R?(j#bk  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: GUxhCoxb  
&fcRVku  
Nb6HM~  
W*0KAC`m  
template < typename T > 711 z-  
class assignment Ni`qU(I'|  
  { 1/ HofiIa  
T value; JQb]mU%?  
public : udB}`<Q  
assignment( const T & v) : value(v) {} VC@o]t5  
template < typename T2 > 4d#W[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "](~VF[J8  
} ; XxGm,A+>Ty  
bFpwq#PDW>  
9 }=Fdt  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `fH6E8N  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment lyyi?/W%  
cG<?AR?wDT  
GZ1>]HB>r^  
^%nAx| 4xQ  
  class holder IpWl;i`__  
  { o]vdxkU]  
public : |G1U $p  
template < typename T > fu`oDi  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const QxK%ZaFZA  
  { ReY K5J=O  
  return assignment < T > (t); +$%o#~  
} 8ViDh  
} ; ms?h/*E<H  
J-U}iU|  
V\ |b#?KL  
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: 09Fr1PL  
uW]n3)7<I  
  static holder _1; a^22H  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -6? 5|\  
@c/~qP4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pCq{F*;  
而不用手动写一个函数对象。 @'S-nn,sO  
y,aASy!Q  
/+rHy7(\  
.e6:/x~p*  
四. 问题分析 [mm5?23g  
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。 *ce h ]v  
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。 PKP( :3|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 X0m\   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 EfOJ%Xr[,l  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $+tkBM  
rIXAn4,dTv  
五. 问题1:一致性 )T^hyi$  
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?| oOuWgr]0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 u~K4fP  
7&X^y+bMe6  
struct holder !Ed';yfz\(  
  { k]v a  
  // k @[Bx>  
  template < typename T > :wIbKs.r  
T &   operator ()( const T & r) const mF "ctxE  
  { ;&iQNXL  
  return (T & )r; [g<JP~4]  
} /vBpRm  
} ; +Ta7b)  
6%)dsTAB  
这样的话assignment也必须相应改动: ;lP)  
1:8ZS  
template < typename Left, typename Right > "]sr4Jg=  
class assignment zgLm~  
  { P5[.2y_qM  
Left l; >]Y`-*vw&  
Right r; o0AREZ+I  
public : r t f}4.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 291v R]  
template < typename T2 > <jxTI%'f59  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Up8#Nz T  
} ; "BK&C6]  
t/HE@xPxI5  
同时,holder的operator=也需要改动: )jn xR${M  
,<%],-Lt[  
template < typename T > O<fbO7.-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const IXg0g<JZ  
  { @@+\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .Zo8KwkFY  
} `/"TYR%  
Jcm" i ~  
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。 S/8xo@vct]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 d<xBI,g  
@dGj4h.  
return l(rhs) = r; GQq2;%RrF  
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。 lE /"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: s@0#w*N  
r6"t`M  
template < typename Tp > [gU z9iU  
class constant_t z1s9[5  
  { x#U?~6.6  
  const Tp t; rNdap*.  
public : B+,Z 3*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} w J; y4  
template < typename T > kZfO`BVL  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _Nlx)YR  
  { gzxLHPiw  
  return t; i,,UD  
} nXXyX[c4e  
} ; Y*J,9  
CJ?Lv2Td  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \=1k29O  
下面就可以修改holder的operator=了 p^NYJV  
UDhW Y.`'~  
template < typename T > #VtlXr>G  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?NJ\l5'  
  { bq]af.o*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  R:-^,/1  
} ^,@Rd\q  
AS~O*(po  
同时也要修改assignment的operator() D}Z].c@ E  
flnoK%wi  
template < typename T2 > V 9][a  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |K7JU^"OQ  
现在代码看起来就很一致了。 <Xv]Ih?@f`  
hK?uGt d?  
六. 问题2:链式操作  ^~?VD  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 v:eVK!O  
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。 [Cvo^cC  
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。 hK3?m.> "g  
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。 \ c9EE-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct t\S}eoc  
Mvu!  
template < typename T > :(N3s9:vz  
struct result_1 x%5n&B  
  { XzkC ]e'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; s lXk <  
} ; g#W)EXUR  
ohOze\T)=  
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: Syo1Dq6z.  
6l<q  
template < typename T > FlttqQQdf  
struct   ref y>UM~E  
  { ,aU_bve  
typedef T & reference; YOqGFi~`  
} ; c\065#f!  
template < typename T > 4,`Yx s)%  
struct   ref < T &> Tm 6<^5t  
  { ML9ZS @  
typedef T & reference; ] K3^0S/  
} ; [8v v[n/  
]%!:'#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [2"a~o\  
%A|9=x*  
template < typename T > Usx8  U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const qH1[Bs Ox  
  { V>>"nf,YO  
  return l(t) = r(t); |Ah'KpL8W  
} T@ (MSgp9  
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。 KmG*`Es  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 W1dpKv  
8M <q-sn4B  
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 d="Oge8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Dp3&@M"^yY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0z1m!tr  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~oWCTj-  
最后的布局是: 1RgtZp%  
                Add D2z" Z@  
              /   \ O/Ub{=g  
            Divide   5 G:7HL5u  
            /   \ ry)g<OA  
          _1     3 t6(LO9Qc  
似乎一切都解决了?不。 [H<![Z1*r  
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。 OGpy\0%  
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。 ">_<L.,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: % P .(L  
@ qy n[C  
template < typename Right > SaceIV%(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const V3r1|{Z(  
Right & rt) const <&^P1x<x  
  { +i HZ*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z~fZg6  
} TwJiYXHw?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -FftEeo7  
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。 )WuU?Tn&  
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。 ,< Zu4bww  
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。 W}{RJWr  
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。 JcV'O)&  
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? 5tfD*j 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: 50kjX}  
8S/SXyS  
template < class Action > v<CZ.-r\j  
class picker : public Action &B ?TX.  
  { 3>asl54  
public : Bu7Ztt*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {,xI|u2R  
  // all the operator overloaded @D1}).  
} ; W}jel}:  
uy'm2  
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。 qw?#~"Ca.  
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: u-qwG/$E  
9n9Z  
template < typename Right > l ld,&N8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +5~5BZP  
  { J,q6  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9bu}@#4*  
} K ?uH Am  
h.T]J9;9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > q9+`pj  
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。 v3\ |  
B\^myg4  
template < typename T >   struct picker_maker )c*NS7D~f  
  { T<XGG_NOl  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8k[=$Ro  
} ;  \EI<1B  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /Q]6"nY  
  { WX~: Y,l+u  
typedef picker < T > result; ]]Bq te  
} ; _UP =zW  
={~?O&Jh  
下面总的结构就有了: @}K|/  
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。 :)JIKP%$\)  
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。 C?dQ QB$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 J:D{5sE<|  
至此链式操作完美实现。 [7Fx#o=da  
r{LrQ  
U)v){g3w)  
七. 问题3 ?`T0zpC  
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。 +|0f7RB+R  
IkWV|E  
template < typename T1, typename T2 > /6fa 7;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X%X`o%AqC  
  { n1XJ uc~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); dlv1liSXL5  
} LK>A C9ak<  
dMd2a4  
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: b6(LoN.  
h95a61a,Vy  
template < typename T1, typename T2 > -ElK=q  
struct result_2  {4]sJT  
  { vD-m FC)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Kx4_`;>  
} ; S"=y >.#  
L/Tsq=  
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? 3bsuE^,.@  
这个差事就留给了holder自己。 s2f6;Yc  
    WMi$ATq  
>PbB /->  
template < int Order > ~SzHIVj:6  
class holder; dgEH]9j&  
template <> iVaCXXf'  
class holder < 1 > 1`& Yg(  
  { Sgp1p}  
public : tRZA`&  
template < typename T > r'F)8%  
  struct result_1 /`kM0=MMa  
  { <Jc :a?ICe  
  typedef T & result; 18eB\4NlD  
} ; 9B)<7JJX!J  
template < typename T1, typename T2 > 0 k (su  
  struct result_2 'G)UIjl  
  { QJ4=*tX)  
  typedef T1 & result; ztEM>xsk  
} ; x*#9\*@EI  
template < typename T > N\{{:<Cp\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const U0m 5Rc  
  { \8^c"%v,:  
  return (T & )r; zk++#rB  
} Hd_W5R  
template < typename T1, typename T2 > zNo>V8B(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1CmjEAv%/  
  { )JsmzGC0  
  return (T1 & )r1; "/k TEp  
} w}rsboU  
} ; E+"m@63  
QKHAN{hJ  
template <> 1F,>siuh ,  
class holder < 2 > FW@(MIH  
  { zn)Kl%N^  
public : EEJ OJ<  
template < typename T > 2kSN<jMr  
  struct result_1 b+#A=Z+Pr  
  { y_:~  
  typedef T & result; ,9.-A-Yw  
} ; }7HR<%< 7  
template < typename T1, typename T2 > qdNt2SO  
  struct result_2 ISDeLUihY  
  { +1pY^#A  
  typedef T2 & result; dX;Q\  ]"  
} ; 7=@3cw H  
template < typename T > Ri<'apl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const eEmuE H@X  
  { JwNB)e D  
  return (T & )r; WV&grG|  
} V4 8o+O  
template < typename T1, typename T2 > PRi1 `% d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Dt~ |)L+  
  { /%{Qf  
  return (T2 & )r2; s&)>gE\  
} i_{b *o_an  
} ; @,Kl"i;  
b[Qe} `W  
zDoh p 5,  
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> >。 D!WyT`T  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;^DG P  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: a,ZmDkzuv  
+t7n6  
return l(i, j) = r(i, j); ?,z/+/:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) a d#4W0@S  
Oe)B.{;Ph  
  return ( int & )i; \r`><d  
  return ( int & )j; }!9KxwC(  
最后执行i = j; Wi2Tg^  
可见,参数被正确的选择了。 > }fw7X  
Bm$(4  
y!u=]BE  
HP(dhsd<c  
F tw ;T|  
八. 中期总结 3aUWQP2  
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: J.Fy0W@+k4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [4 y7tjar^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $2/v8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]L/AW  
krMO<(x+  
Ba#wW E  
vw)lD9-"  
k];NTALOG  
)cV*cDL1j  
九. 简化 Q4h6K 7  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 @<ILF69b  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?F" mZu  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: QzilivJf  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 yFY:D2  
  +-*/&|^等 ,GUOq!z  
2. 返回引用。 C3:CuoE X  
  =,各种复合赋值等 EWC{896,  
3. 返回固定类型。 uA;vW\fHr  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) DkJ "#8Yl=  
4. 原样返回。 JU3to_Io  
  operator, 73kU\ux  
5. 返回解引用的类型。 0WI@BSHnM  
  operator*(单目) 11YpC;[o  
6. 返回地址。 eufGU)M  
  operator&(单目) g:eq B&&  
7. 下表访问返回类型。 O6"S=o&  
  operator[] 6%a:^f]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @8eQ|.q]Q  
  operator<<和operator>> <c.8f;1F  
gGE&}EoLU  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 "ph<V,lg  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +)ba9bJ|  
5j~1%~,#  
template < typename Left > ,X}Jpi;/  
struct value_return wAKm]?zB>  
  { QWI)Y:<K/  
template < typename T > s"JD,gm$  
  struct result_1 0Zh]n;S3m  
  { \e9rXh%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; d#1yVdqRl  
} ; SIZZFihcYh  
Fk#$@^c@  
template < typename T1, typename T2 > 4 Kh0evZ  
  struct result_2 >/.w80<'  
  { #?C.%kD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2y5d  
} ; mX5%6{],  
} ; ;~-M$a }4  
tA8O( 9OV  
Xe2Zf  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )skz_a}]8  
enT[#f[{  
下面我们来剥离functor中的operator() b'%)?{E  
首先operator里面的代码全是下面的形式: I7XJPc4}   
D"M[}$P  
return l(t) op r(t) ZxB7H{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "'74GY8,  
return op l(t) 4o|<zn  
return op l(t1, t2) UvF5u(o  
return l(t) op mqK}y K^P]  
return l(t1, t2) op '.{_ 7U  
return l(t)[r(t)] }fJLY\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #Q1}h  
):lH   
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: %%sJ+)  
单目: return f(l(t), r(t)); Z=dM7Lj*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); B}+li1k  
双目: return f(l(t)); fj97_Q=  
return f(l(t1, t2)); 1) Nj.#)  
下面就是f的实现,以operator/为例 #QNa| f#=  
mtmTlGp6Lc  
struct meta_divide M(?0c}z  
  { $.x,[R aN  
template < typename T1, typename T2 > B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) w:+&i|H>  
  { 2ElZ&(RZJF  
  return t1 / t2; 5x"eM=  
} \}71p zw(  
} ; 3X%h?DC  
an2Yluc;  
这个工作可以让宏来做: <q&4Y+b  
8d7 NESYl  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^[6el_mj  
template < typename T1, typename T2 > \ ..7 "<"uH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^^B~v<uK  
以后可以直接用 ly#jl5wmT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) I-^C6~  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 yoH,4,!G  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) MML=J~1  
%-woaj   
Wv||9[Rd  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体  &2bqL!k  
"7Z-ACyF5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *x:*Q \|  
class unary_op : public Rettype ?I$-im  
  { ~REfr}0  
    Left l; [ 2PPa9F  
public : HR ;I}J 9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _2TL>1KZt  
24u_}ZQzY  
template < typename T > 55FRPNx-x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sC A  
      { =Z ql6D  
      return FuncType::execute(l(t)); E=Vp%08(  
    } dNf:I,<DCf  
)|/%]@` N  
    template < typename T1, typename T2 > g`C\pdX"B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V8#NXU g<!  
      { [HI$[ :[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); U!(es0rX  
    } ~dk97Z8  
} ; qw 03]a  
~F8xXW0  
wXtp(YwlH  
同样还可以申明一个binary_op Y,Lx6kU  
5>lIrBf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &M:o(T  
class binary_op : public Rettype '&nQ~=3  
  { M@o^V(j  
    Left l; =*R6 O,  
Right r; _+.JTk  
public : q ~^!Ck+#*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a7685Y  
j^%N:BQ&  
template < typename T > \ef:H&r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^HxIy;EQ<z  
      { BOWOH  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %/ctt_p0x  
    } B77`azwF  
SsPZva  
    template < typename T1, typename T2 > D^gS.X^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [X91nUz#  
      { wh)F&@6 R!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0*_E'0L8e  
    } R a"hdxH  
} ; {A'*3(8  
"8"aYD_  
K?Sy ?Kz  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 dyk(/# *7W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )N*Jc @Y@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) f!#+cM  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 +w-J;GLSy  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! a|jZg  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 oKCv$>Y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 : _tt9J  
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) `2hg?(ul  
下面是修改过的unary_op w {"1V7|  
jwUX?`6jX  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > k<5g  
class unary_op >ZW|wpO  
  { Z/dhp0k  
Left l; 4Us_Z{.  
  uuxVVgWp{  
public : qXhdU/ =  
e,&#,O  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~>HzAo9e  
UOk\fyD2[  
template < typename T > 'u E;8.,  
  struct result_1 .T)wG;+  
  { -i1 f ]Bd  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; h[&"KA  
} ; ]Axz}:  
EY:IwDA.}  
template < typename T1, typename T2 > *AYq :n6  
  struct result_2 ""Da 2Md  
  { '_^T]fr}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z:@:B:E  
} ; {}$Zff   
0|J_'-<  
template < typename T1, typename T2 > 7}g4ePYag  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |Fi5/$S.  
  { TL)*onA9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (0B?OkQ  
} DzQ  
cPD_=.&  
template < typename T > &w#!   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j:xC \b47"  
  { iaCV8`&q%  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~MBPN 4r  
} \+l*ZNYM3  
Yj#tF}nPC  
} ; NcP/W>lN  
jj1\oyQ8  
'3Lu_]I-  
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 OQ7 `n<I<)  
好啦,现在才真正完美了。 .w;kB}$YC  
现在在picker里面就可以这么添加了: pF4Z4?W  
u8]FJQ*\6+  
template < typename Right > h693TS_N  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <^'{=A>  
  { #{vC =m73  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %IX)+ Lp`  
} jx]P:]  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 W*t] d  
BMy3tyO  
@phVfP"M  
\ l#eW x  
5&V=$]t  
十. bind ])o{!}QUl\  
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。 % /"n(?$ W  
先来分析一下一段例子 aL( hWE  
1[^YK6a/  
#3QPcoxa  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8.[F3Tk=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Fq@o_bI  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 B*,)@h  
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。 lI 4tW=  
我们来写个简单的。 2S{P(B   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: tqZ+2c<W3  
对于函数对象类的版本: & cSVOsi  
!: ^q_q4  
template < typename Func > F5Z,Jmi^M  
struct functor_trait 6e%@uB}$  
  { 80Dn!9j*  
typedef typename Func::result_type result_type; MQQm3VaKS  
} ; BVw2skOT  
对于无参数函数的版本: W n'a'  
 ch8a  
template < typename Ret > :<t=??4m  
struct functor_trait < Ret ( * )() > wQSye*ec  
  { ];OvV ,*  
typedef Ret result_type; N2v/<  
} ; 4,e'B-.  
对于单参数函数的版本: G}fB d  
4|=>gdW)KN  
template < typename Ret, typename V1 > nt#9j',6Rn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #$I@V4O;#  
  { ^$K&Met  
typedef Ret result_type; N/bOl~!y  
} ; mb1mlsE  
对于双参数函数的版本: GtVT^u_   
uiVN z8H  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {> YsrD C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  Y~WdN<g  
  { ^#Ha H  
typedef Ret result_type; s;BMj^x  
} ; /MGapmqV9  
等等。。。 \c< oVF'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 566!T_  
Xp:A;i9  
template < typename Func > b=,B Le\  
struct func_return MJ|tfQwhx  
  {  U?*zb  
template < typename T > =AIFu\9#a`  
  struct result_1 .a.H aBBV  
  { |U%NPw5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; LwC?t3n  
} ; ^kKLi  
A2|Bbqd  
template < typename T1, typename T2 > >)kKP8l7  
  struct result_2 V<QpC5  
  { b^/u9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )|~&(+Q?]  
} ; }r: "X<`  
} ; B\J[O5},  
+ [w 0;W_  
e~]P _53  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 I-]G{  
]9oj,k  
template < typename Func, typename aPicker > -9b=-K.y  
class binder_1 1bFZyD"  
  { \p4*Q}t  
Func fn; .]v>LsbhF  
aPicker pk; dn(!wC]  
public : w2s`9  
WLUgiW(0$  
template < typename T > U% h.l  
  struct result_1 h/Mt<5  
  { TO6F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =XfvPBA  
} ; 8<VDp Y  
!db=Iz5)  
template < typename T1, typename T2 > @]Jq28  
  struct result_2 JHxcHh  
  { :Awwt0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z",0 $Gxu  
} ; 1=5"j]0hY  
+^AdD8U  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} opfnIkCe  
/TMVPnvz.  
template < typename T > Y=XDN:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (HAdr5  
  { ygz2bHpD~  
  return fn(pk(t)); w7 MRuAJ4  
} D?KLV _Op  
template < typename T1, typename T2 > Ku[q #_7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LphCx6f,X  
  { $<-a>~^Tp  
  return fn(pk(t1, t2)); zA#pgX[#  
} b 8@}Jv  
} ; i+`8$uz  
(%^C}`|EA  
nAP*w6m0j  
一目了然不是么? K_M Ed1l  
最后实现bind [vu;B4^"  
{QEvc  
+Z"Wa0wA  
template < typename Func, typename aPicker > dp W`e>o  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) upMs yLp(  
  { Y1 Ql_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )u(,.O[cw  
} r*{.|>me  
7{r7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~BI`{/O=  
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。 }hn?4ny  
YIN* '!N  
十一. phoenix (cVIjo+::  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  nS]e  
ub?dfS9$_  
for_each(v.begin(), v.end(), q>%B @'  
( R*6TS"aL  
do_ YMo8C(  
[ E?]$Y[KJKs  
  cout << _1 <<   " , " gYt=_+-  
] m+M^we*R  
.while_( -- _1), HL{aqT2  
cout << var( " \n " ) <8(q.  
) +`flIG3RV  
); remc_}`w  
i6bUJtL  
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: e\}@w1  
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 Csu9u'.V  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 OsOfo({I_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +wj}x?ZeV  
fhg'4FO  
H0b{`!'Fs:  
template < typename Cond, typename Actor > D{t_65c-  
class do_while 13@e mb  
  { :"y2u   
Cond cd; ,tXI*R  
Actor act; |ghyH  
public : KEy8EB  
template < typename T > 5Y;&L!T  
  struct result_1 /\e_B6pF<  
  { p63fpnH  
  typedef int result_type; q>+!Ete1p  
} ; PC5$TJnj3  
 qbc=kP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /{j._4c  
yFm88  
template < typename T > $mT)<N ;w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /pRv i>_(:  
  { [VX5r1-F  
  do 0`pCgF  
    { <XrXs  
  act(t); ?yG[VW  
  } "Pc}-&  
  while (cd(t)); JV,h1/a("  
  return   0 ; 8yIBx%"4MH  
} W2`3PEa  
} ; $J4)z&%dr  
[kkhVi5;A  
3ylSO73R  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;pL!cG@  
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。 y ~-v0/  
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。  "O# V/(  
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\ uj>;B  
下面就是产生这个functor的类: IT#Li  
bR}fj.gP  
`s69p'<;p  
template < typename Actor > S5gBVGh  
class do_while_actor h143HXBi1+  
  { O:'qwJ# ~  
Actor act;  rPr]f;  
public : p/eaO{6 6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ZG+FX:v  
'PrBa[%  
template < typename Cond > ;wJe%Nw?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @[v,q_^8  
} ; R:l&2  
X!{K`~DRX  
|7KWa(V5I  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >tkz%;6  
最后,是那个do_ Sz|kXk6&9  
p5"pQe S  
%Cj_z  
class do_while_invoker :W>PKW`^  
  { =i}lh}(  
public : 8,F|*YA  
template < typename Actor > Aua}.Fl,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const GwA\>qXw  
  { CL`+\ .  
  return do_while_actor < Actor > (act); T++q.oFc  
} r# oJch=  
} do_; iD cYyNE  
"J*>g(H53  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? q77qdm q7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |aU8WRq  
最后来说说怎么处理break和continue 9,&xG\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。 cDYO Ju.  
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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