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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda E-_)w  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 mbv\Gn#>  
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, m8$6FN  
7CYu"+Ea  
&0SGAJlec  
UTKS<.q  
  class filler 3sc5meSu'  
  { G40,KCa  
public : ;YNN)P%"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \c>9f"jS_  
} ; eS fT +UL  
C$ oY,A,  
l_iucN  
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^'TU=ss_  
YQ X+lE  
1;3oGuHj8  
[&t3xC,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); @=`Dw/13  
,0NVb7F;k  
rZ 9bz}K  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  Fwyv>U  
^Tc&?\3  
6kGIO$xJ)  
5+rYk|*D+k  
二. 战前分析 5tHv'@  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 OP]=MZP|  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 fJLlz$H  
(~xFd^W9o  
&>0=v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5^cPG" 4@  
  /* --------------------------------------------- */ 'x<gC"0A  
vector < int *> vp( 10 ); X'.}#R1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !1+L0,I6  
/* --------------------------------------------- */ 2,puu2F  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Z!G_" 3  
/* --------------------------------------------- */ r J ?Y~Q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); mm/U9hbp%  
  /* --------------------------------------------- */ I? dh"*Js&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -VD[iH  
/* --------------------------------------------- */ 8Fx~i#FT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); FMhwk"4L  
6:>4}WOP  
K6~N{:.s  
??=CAU%\  
看了之后,我们可以思考一些问题: /ivt8Uiw  
1._1, _2是什么? ,,mkB6;  
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。 O^G/(  
2._1 = 1是在做什么? l*uNi47|  
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。 qd~)Ya1  
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。 \.myLkm  
b')CGqbbmT  
H)t YxW  
三. 动工 78#je=MDg  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Gv>,Ad ka  
Sd' uXX@  
_7~O>.  
:-.R*W  
template < typename T > |!8[Vg^Wh  
class assignment jC ,foqL  
  { wfM$JYfI  
T value; @!'Pr$`  
public : c_}i(HQ  
assignment( const T & v) : value(v) {} rOyK==8/Fg  
template < typename T2 > IGEf*!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Namw[Tg J  
} ; C>$5<bx  
8NudY3cU!  
@YdS_W  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 sI/Hcm  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \ lP c,8)  
oc?,8I[P5  
Ge@./SGT  
d{hb gUSj  
  class holder D#x D-c  
  { -Vn9YeH+  
public : AnU,2[(  
template < typename T > G5ebb6[+  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const b=:AFs{  
  { If\u^c  
  return assignment < T > (t); qW6a|s0}  
} 9@./=5N~3  
} ; HC*=E.J  
Kpz>si?CL  
) I 4d_]&  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: N6cf`xye  
&BqRyUM$F  
  static holder _1; ,IA0n79  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~;aSX1   
;{ XKZ}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {CR~G2Z  
而不用手动写一个函数对象。 ,G e7 9(  
<oI{:KH  
w3PE.A"Q  
v#a`*^ ^  
四. 问题分析 M<r' j $g  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 bWt>tEnf  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 /'QNlP[L;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 enj Ti5X  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 t@ #sKdv  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %O%+TR7Z  
lu`\6  
五. 问题1:一致性 mG7Wu{~=U  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| '$ ~.x|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 g[@Kd  
2JYp.CJv  
struct holder 4wX{N   
  { mwZesSxB_  
  // XPd>DH(Yc  
  template < typename T > `i8osX[&p  
T &   operator ()( const T & r) const a~Sf~ka  
  { 8*6vX!Z|  
  return (T & )r; DOaEz?2)  
} Vs]+MAL  
} ; $/}*HWVZ  
lzBy;i  
这样的话assignment也必须相应改动: Ht5 %fcD  
Qpndi$2H!  
template < typename Left, typename Right > j.uN`cU!  
class assignment -i V&-oP  
  { $B7<1{<=W  
Left l; e7t).s)b{  
Right r; >1`FR w<  
public : V=VL@=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k.rP}76  
template < typename T2 > _K )B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zawU  
} ; RU,f|hB 4  
e,={!P"f  
同时,holder的operator=也需要改动: J|sX{/WT  
FviLlly6  
template < typename T > ?O8NyCeb7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  02Ur'|  
  { ME[Wg\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -9~kp'_a  
} L5(rP\B  
' jZ2^  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Nm--h$G  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _J 6|ju\  
HelC_%#^  
return l(rhs) = r; c ^G\w+_  
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。 (?J6vK}S  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Cc0`Ylx~(  
x1Q}B   
template < typename Tp > }Y(Q7l  
class constant_t N6c']!aM@  
  { Nv,[E+a2  
  const Tp t; $lOx 6rL  
public : f-y4V}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -OB72!sKU  
template < typename T > tV9W4`Z2q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7ks09Cy  
  { #^gn,^QQ  
  return t; jC*(ZF1B  
} SIKy8?Fn  
} ; nSz Fs(]f  
>Gk<[0U  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +Q_X,gZ  
下面就可以修改holder的operator=了 qBpv[m  
GD}3 r:wDs  
template < typename T > i)1E[jc{p!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {p|OKf  
  { aa_&WHXkt  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); uTpKT7t  
} 79~,KFct  
I}p uN!  
同时也要修改assignment的operator() yv 9~  
d0>V^cB'?  
template < typename T2 > !w[<?+%%n  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `=^29LC#  
现在代码看起来就很一致了。  $hPAp}  
qDM/ 6xO  
六. 问题2:链式操作 oB-&ma[ZS  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 pco~Z{n  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Xl#vVyO  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Y)N(uv6  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 yrdJX  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +o?.<[>!GR  
82~UI'f \  
template < typename T > vPR1 TMi>  
struct result_1 MfJk`-%~  
  { Xf:CGR8_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; mbsdiab#N  
} ; ,yWTk ql  
?6p6OB  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: eE>3=1d]w  
X@b$C~+  
template < typename T > :t(gD8;  
struct   ref b)en/mz  
  { C:hfI;*7  
typedef T & reference; YUF!Y9!  
} ; R 9o:{U]  
template < typename T > F] +t/  
struct   ref < T &> +#6WORH0S  
  { Umm_FEU#]  
typedef T & reference; %bt2^  
} ; MKJ9PcVi  
pCb@4n b  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: C N"V w  
DHbLS3-  
template < typename T >  s+[_5n~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const k)[}3oq  
  { en=Z[ZIPO  
  return l(t) = r(t); (iP,F]  
} fm;1Iu#  
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。 OZbwquF@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  elWN-~  
6[69|&  
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 6](vnS;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3! dD!'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 j5R= K*y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 x~$P.X7(~  
最后的布局是: GLwL'C'591  
                Add BXa1 [7Z  
              /   \ UIL5K   
            Divide   5 8.o[K  
            /   \ Al3Hu-Hf;`  
          _1     3 st{:] yTRk  
似乎一切都解决了?不。 DA]!ndJD  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 K^J;iu4  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 +=$\7z>s  
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: Y5-X)f  
({m["d  
template < typename Right > YJuaQxs  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const K>RL  
Right & rt) const S"|D!}@-  
  { ' hO+b  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z Rz#0  
} 8!3+Obj  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @IB8(TZ5I  
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。 To]WCFp6@  
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。 /Or76kE  
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。 L0UAS'hf  
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。 -njxc{b  
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? vO]gj/SaT  
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: R{#-IH="  
UldKlQ8  
template < class Action > vW"x)~B  
class picker : public Action E-*udQ  
  { 8ji!FZf  
public : L^RyJ;^c  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 01H3@0Q6  
  // all the operator overloaded FDbx"%A  
} ; $ ohwBv3S  
,PJl32  
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。 5irewh'R  
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: ) OZDq]mV  
pJ+>qy5  
template < typename Right > A7VF >{L./  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const T>g1! -^  
  { %T}{rU~X  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  O5_[T43  
} np=m ~k  
cn<9!2a  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `WWf?g  
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。 /J/r62  
HZ[&ZNTa  
template < typename T >   struct picker_maker twf;{lZ(  
  { @*is]d+Ya  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8Ral%I:gr  
} ; aFyNm@a  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *:BN LM  
  { 49/1#^T"Q>  
typedef picker < T > result; dXe763~<  
} ; ~i))Zc3,g\  
m1\>v?=K  
下面总的结构就有了: T1n GBl\(  
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。 *fSa8CV  
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。 }9Y='+.%^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~`*:E'/5k]  
至此链式操作完美实现。 F:hJ^:BP  
DMfC(w.d  
r\_rnM)_xN  
七. 问题3 p"q-sMYl  
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。 LFen!FnM  
8'^eH1d'  
template < typename T1, typename T2 > ~+l%}4RZ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _[0Ugfz (  
  { 9nM {x?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); D@DK9?#  
} 5mER&SX  
G`6U t  
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: 3AWB Y .  
<Y~V!9(~{Q  
template < typename T1, typename T2 > YV! !bI  
struct result_2 y"t5%Iv  
  { #n2GW^x  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; G|3OB:  
} ; rQKBT]?y  
Bw{@YDO{  
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? .?AtW:<*I  
这个差事就留给了holder自己。 ?xN8 HG4  
    6TfXz2D'J  
>f`}CLsY  
template < int Order > am:LLk-Lx  
class holder; (c(?s`;  
template <> Kh$L~4l  
class holder < 1 > Q=uwmg86  
  { -{7:^K[)  
public : &hV;3";  
template < typename T > `f6Qd2\  
  struct result_1 dE ^(KBF  
  { S1$\D!|1  
  typedef T & result; <9@VY  
} ; 1/HPcCsHb  
template < typename T1, typename T2 > uA}asm  
  struct result_2 (&njZdcb*  
  { ;GH(A=}/Y  
  typedef T1 & result; fF-V=Zf5  
} ; :^l*_v{  
template < typename T > 2$T~(tem  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WY*}|R2R  
  { =1\ 'xz}p?  
  return (T & )r; ;=C^l  
} fC~WuG 3  
template < typename T1, typename T2 > uVp R^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K =7(=Y{  
  { 1$xt=*.u|  
  return (T1 & )r1; *qz]vUb/0  
} N3x}YHFF  
} ; W_iP/xL  
>"`:w  
template <> ]^ RgzK  
class holder < 2 > ve K  
  { I"DV}jg6|  
public : K"g[%O<  
template < typename T > #jDO?Y Sa  
  struct result_1 YI\^hP#  
  { 3%cNePlr  
  typedef T & result; vo0[Z,aH5  
} ; YVs{\1|'  
template < typename T1, typename T2 >  1XHGW=n  
  struct result_2 9oGsrC lH  
  { sM?DNE^BvW  
  typedef T2 & result; Y61E|:fV!  
} ; F." L{g  
template < typename T > $&a`zffG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D_, 2z  
  { f(##P|3>R  
  return (T & )r; &VQwuO  
} 6fkL@It  
template < typename T1, typename T2 > i uN8gHx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const & JF^a  
  { aZBaIl6I  
  return (T2 & )r2; 'i`;Frmg  
} y<;#*wB  
} ; {ifYr(|p`  
l@Ml8+  
<m)@~s?D  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 bgEUG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: y-Z*qR?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: M4DRG%21  
L[O+9Yh  
return l(i, j) = r(i, j); aEL6-['(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ex<-<tY  
A Ys<IMQ  
  return ( int & )i; h|jsi*4NnL  
  return ( int & )j; 7J')o^MG  
最后执行i = j; IHB{US1G  
可见,参数被正确的选择了。 ?;i6eg17<  
RS$:]hxd>_  
*/Y@:Sjf  
]INbRytvc  
)IhI~,0Nmj  
八. 中期总结 Y@L`XNl  
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: HPt"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T> 1E  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Yoaz|7LS  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /yH:ur  
4!E6|N%f  
.|o7YTcR:  
zIm$S/Qe*  
ea B-u  
?(R6}ab>K7  
九. 简化 \hm=AGI0  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ?MN?.O9-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 /Wzic+v<>  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: SM@1<OCc  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 fx=aT  
  +-*/&|^等 rZzto;NDS  
2. 返回引用。 w"aD"}3  
  =,各种复合赋值等 ph3[}><6  
3. 返回固定类型。 D5U\~'{L  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .@xwl}o$OL  
4. 原样返回。 'rz*mR8  
  operator, #X|'RL($  
5. 返回解引用的类型。 H!s &]b  
  operator*(单目) 1Z*-@%RX  
6. 返回地址。 #n0P'@d,r  
  operator&(单目) `U?;9!|;6  
7. 下表访问返回类型。 `cf&4Hn  
  operator[]  |\,e9U>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }rOO[,?Y  
  operator<<和operator>> k^ID  
3+(Fq5I  
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。 .|_+>){$w  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: rK"$@ tc  
F lbL`@4M  
template < typename Left > JQ0KXS Nr  
struct value_return YK_a37E{F  
  { Bz ]64/  
template < typename T > F"9q Bl~  
  struct result_1 :%;K`w  
  { *6=[Hmygi  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Hk.+1^?%  
} ; $~U_VQIA^  
yyBfLPXZ  
template < typename T1, typename T2 > 18|H  
  struct result_2 oIf -s[uH  
  { _H%ylAt1j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; y"P$:l  
} ; *4WOmsj  
} ; L,\ Yj  
f}#pKsX.  
+EkZyM~z2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $s?q>Z)  
~|fd=E%  
下面我们来剥离functor中的operator() %tmK6cY4Y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: jh}[7M  
8[xb+_  
return l(t) op r(t) 8m-ryr)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) GHH1jJ_[7  
return op l(t) |} .Y&1@U  
return op l(t1, t2) C>t1~^Q},9  
return l(t) op \{abyi;  
return l(t1, t2) op aS62S9nwX  
return l(t)[r(t)] nq A> }A  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Xgop1  
+vJ[k2d  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: -l$]>J~  
单目: return f(l(t), r(t)); -pcYhLIn  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !3d +"tL S  
双目: return f(l(t)); a o\+%s  
return f(l(t1, t2)); Qm ;ip E  
下面就是f的实现,以operator/为例 iB[%5i-  
|>VDMezy  
struct meta_divide H|Q)Tp Lk  
  { |A}E/=HPU  
template < typename T1, typename T2 > pSc<3OI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !`Bb[BTf  
  { >fQ-( io  
  return t1 / t2; (?)".Q0  
} piY=(y&3  
} ; V,{ydxfB  
2&06Db(  
这个工作可以让宏来做: yO$]9  
TzerAX^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ uFG]8pj2V1  
template < typename T1, typename T2 > \ 3'*SSZmnOB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; m9xO& @#vx  
以后可以直接用 (<2PhJ|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +KXg&A/^  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Q4q3M=0  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) " c}pY^(  
%6dFACv  
; l+3l ez  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 %w_h8  
[%z~0\lu8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P\N$TYeH  
class unary_op : public Rettype  +'Tr>2V  
  { JdFMSmZ@  
    Left l; 9LzQp`In  
public : lhJT&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =Tb~CT=  
?$ o9/9w  
template < typename T > uiM*!ge  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rhwY5FD?  
      { d%5QEVV  
      return FuncType::execute(l(t)); rp.JYz,  
    } 4AzS~5S  
SJj0*ry:  
    template < typename T1, typename T2 > IP/ zFbc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Rr(,i%fu  
      { ~vBmW_j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3[aCy4O  
    } fg+Q7'*Vq  
} ; Y7]N.G3,]  
|jF)~k6  
 2o?!m2W  
同样还可以申明一个binary_op  :v8j3=  
ki=-0G*]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Tld %NE  
class binary_op : public Rettype }4  5|  
  { lLyMm8E%pZ  
    Left l; r4A%`sk@  
Right r; 8%>  Ls  
public : BTgL:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @T>)fKCg  
\oLRNr[F  
template < typename T > b78'yM&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L:%; Fx2  
      { $kvF]|<bu  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Vb|DNl@  
    } ld$LG6[PA  
a~DR$^m  
    template < typename T1, typename T2 > N-4LdC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P ;PS+S9  
      { R0, Q`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8yA :C  
    } Tg)Fr)  
} ; fA2H8"r  
wT3QS J  
P%g[!9 '  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 <0 k(d:H-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 M E4MZt:>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +#A >[,U  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ?)'j;1_=E3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #ZeZs31  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 DNq=|?qn]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6rF[eb  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) WojZ[j>  
下面是修改过的unary_op O>lF{yO0`  
P`cEu6:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (zCas}YAKI  
class unary_op .~4%TsBaY  
  { wJ/k\  
Left l; e(O"V3wq*6  
  !!%vs 6  
public : JyvXNV,  
l;b5v]~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,3!l'|0jJ  
#]q<fhJhr$  
template < typename T > b6'%nR*f  
  struct result_1 +8 ]}'6m  
  { -A[iTI"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #x" 4tI  
} ; r> eOq[z  
JGHQ_AI  
template < typename T1, typename T2 >  M#IGq  
  struct result_2 #Kyb9Qg  
  { /g< T)$2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JLp.bxx  
} ; e(@YBQ/Z  
[Z` q7ddd^  
template < typename T1, typename T2 > +D& W!m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1X.5cl?V  
  { X48Q{E+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); q UY;CEf  
} 4xjk^N9  
= iB0ak  
template < typename T > Q>cLGdzO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wwF]+w%lOw  
  { A84I*d  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]HgAI$aA,  
} u0^GB9q  
D[x0sly  
} ; l Ztq_* Fl  
HWi0m/J  
SuMK=^>%  
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  I@08F  
好啦,现在才真正完美了。 ]6v6&YV  
现在在picker里面就可以这么添加了: r77?s?  
qh Rs5QXL  
template < typename Right > =P!SN]nFeP  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wv|:-8V  
  { l 'fUa  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4(B{-cK  
} Z,.*!S=?h  
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。 Vf`n>  
m,K0BL  
#*:y2W%H  
~vy_~|6s  
cxFfAk\,en  
十. bind cfyN)#9  
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。 M;ac U~J  
先来分析一下一段例子 *` >(K&  
U< |kA(5  
r5xu#%hgp;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} r]iec{ ^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _'JKPD[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Xhe25  
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。 MR=>DcR  
我们来写个简单的。 ]7}2"?J4v  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]xBQ7Xqf|  
对于函数对象类的版本: ^EdY:6NJ=A  
pP;GDW4  
template < typename Func > D:sQHJ. y  
struct functor_trait &]iX>m.  
  { o /AEp)8  
typedef typename Func::result_type result_type; qiV#T +\  
} ; 7Q7z6p/\v  
对于无参数函数的版本: ZY-W~p1:G  
,~w)~fMb8  
template < typename Ret > nqg=I  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *q{/`Z{wy  
  { 9]r6V   
typedef Ret result_type; ZMQSy7  
} ; DJr{;t$7~  
对于单参数函数的版本: LGGC=;{}  
WUkx v*  
template < typename Ret, typename V1 > V)V\M6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > c~[L ;_  
  { ZP61T*n  
typedef Ret result_type; ':lADUt  
} ; Gt{~u^<  
对于双参数函数的版本: !>W _3Ea  
w+(bkqz]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > i{?uIb B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > g|tnYN  
  { n KC$ KC  
typedef Ret result_type; >_XRh  
} ; B v /]>Z  
等等。。。 );$_|]#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy h1} x2  
>y#<WB$i  
template < typename Func > %?1k}(qUeY  
struct func_return 02q]^3  
  { fFudoIC  
template < typename T > ,d'x]&a  
  struct result_1 7Rqjf6kX`O  
  { s|.V:%9e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N1`/~Gi  
} ; H]K(`)y}4  
Q"n|<!DN  
template < typename T1, typename T2 > (E )@@p7,:  
  struct result_2 `j{ 5$X  
  { ZNNgi@6>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N '2Nv  
} ; pwU l&hwte  
} ; fx2r\ usX[  
: &>PN,q>  
&$ZJfHD@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,E2Tw-%  
ORHs1/L`j  
template < typename Func, typename aPicker > yPL1(i;  
class binder_1 i7v> 9p7  
  { BR*,E~%  
Func fn; Z;`ts/?SY]  
aPicker pk; eD5.*O  
public : {0 d/;  
&[ejxK"  
template < typename T > 2'UWPZgE  
  struct result_1 Rqu_[M  
  { ('QfB<4H1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `2Rd=M]?  
} ; U<QO@5  
U0G(  
template < typename T1, typename T2 > (+lw t  
  struct result_2 E-\Wo3  
  { E9JxntX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _0p8FhNt  
} ; RGvfy/T  
[Zc8tE2oN  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} U[1Rw6  
IIcG+zwx  
template < typename T > Gv?3T Am8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1\K%^<QY  
  { g.$a]pZz  
  return fn(pk(t)); 7 06-QE^  
} ^ur?da9z'  
template < typename T1, typename T2 > <WhdQKFf-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .BP@1K  
  { .&fG_(6|  
  return fn(pk(t1, t2)); ErmlM#u  
} 5'=\$Ob  
} ; [vCZoG8+>  
k'Is]=3  
vJTdZ p  
一目了然不是么? 6jz6   
最后实现bind xe9E</M_  
SbS*z:  
VrDSN  
template < typename Func, typename aPicker > ~.\CG'g  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) u*LMpTnn  
  { ;>YLL}]j  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @$o.Z;83`r  
} &/o4R:i  
otTv,T182  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W>$2BsO  
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。 jFS])",\i  
W6STjtT3P  
十一. phoenix KWwEK]   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }t5-%&gBY0  
{yFCGCs  
for_each(v.begin(), v.end(), = cQK^$6(  
( REqQJ7a/  
do_ C{Y0}ZrmlF  
[ 39Nz>Nu:  
  cout << _1 <<   " , " #yPQt!  
] :De@_m  
.while_( -- _1), ktE~)G  
cout << var( " \n " ) %a\!|/;6  
) k2]fUP  
); ]k0Pe;<  
YO&=f d*  
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: i3 ?cL4  
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 n[|*[II  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 K,B qVu  
那么我们就照着这个思路来实现吧: i{T mn  
1{%3OG^'  
$wnK"k%G  
template < typename Cond, typename Actor > ha Tmfh_|  
class do_while EL/~c*a/  
  {  C=k]g  
Cond cd; s0EF{2<F  
Actor act; OGA_3|[S   
public : .AHf]X0  
template < typename T > ')G, +d^  
  struct result_1 b3j?@31AD  
  { 0<ze'FbV]  
  typedef int result_type; 04o>POR  
} ; K14FY2"  
u?Pec:3%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [2~^~K  
d`eX_]Z  
template < typename T > UYLCzv~W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,oin<K  
  { :`jB1rI  
  do goa@ e  
    { w?;j5[j  
  act(t); Hsdcv~Xr;l  
  }  kD}w5 U  
  while (cd(t)); ZwzN=03T  
  return   0 ; u4eA++ eT  
} GvB;o^Wd  
} ; /w|!SZB  
V= wWY*C  
HGiO}|q :  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  ,>C`|  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 :r+BL@9  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 FGRdA^`  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 P]A~:Lj  
下面就是产生这个functor的类: %2q0lFdcM  
5u5-:#sLy  
=\ek;d0Tqb  
template < typename Actor > ScCp88KpFI  
class do_while_actor 6y0CEly>3#  
  { VoG_'P  
Actor act; OTy{:ID  
public : ":I@>t{H*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} P* Z1Rs_  
JK jVrx> @  
template < typename Cond > 2%{(BT6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; FN+x<VXo(  
} ; z<I@SI^>  
r$Tu``z \  
qpEK36Js  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 XJSI/jpa@  
最后,是那个do_ &m PR[{  
;#/Uo8  
L\cb Y6b  
class do_while_invoker !_P-?u  
  { #{8t ?v l  
public : +|K/*VVn`  
template < typename Actor > [gkOwU=?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Zws[C  
  { |a|##/  
  return do_while_actor < Actor > (act); S Bo i|  
} 0F5QAR O  
} do_; ,5XDH6L1  
-J& b~t@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? W Te1E,M  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 lj US-6  
最后来说说怎么处理break和continue \D5_g8m:  
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。 )k~{p;Ke  
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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