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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @+~>utr  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 | Vlx:  
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, v:Gy>&  
/kw;q{>?o  
CAx eJ`Q  
r9! s@n  
  class filler 9Nna-}e?W  
  { k{S8q?Gc  
public : C[jX;//Jiu  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,B_tAg4~  
} ; o~CEja &(  
T.')XKP)1N  
\b6{u6?+  
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: ~z]VDEJ{q  
D vU1+ y  
_<F;&(o  
!;vv-v,LQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3G<4rH]  
@PLJ)RL  
H2Z e\c  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 GL-b})yy  
,uNJz-B8  
dIh+h|:  
g]N'6La  
二. 战前分析 tcRJ1:d  
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。 a9 q:e  
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 oclU)f.,  
9c*B%A8J  
")txFe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9LBZMQ  
  /* --------------------------------------------- */ Dm}M8`|X  
vector < int *> vp( 10 ); zkqn>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4W49*Je  
/* --------------------------------------------- */ z%T|L[(6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); fI<d&5&g  
/* --------------------------------------------- */ ]91QZ~4a  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); UU[z\^w| E  
  /* --------------------------------------------- */ zG/? wP"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k?L2LIB<  
/* --------------------------------------------- */ Ndb7>"W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qP&:9eL  
'3sySsD&O  
$%'3w~h`  
vGPsjxk&  
看了之后,我们可以思考一些问题: S-3hLw&?  
1._1, _2是什么? kw#-\RR_c  
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。 %QGw`E   
2._1 = 1是在做什么? Fsx<Sa  
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。 Z^'\()3t  
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。 F&7|`o3  
P,3w b  
b5 NlL`g  
三. 动工 HOCj* O4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: L@zhbWY  
/K1cP>oE  
h7T),UL  
`F&~SU,  
template < typename T > u,d5/`E  
class assignment )u=W?5%=}  
  { y5O &9Ckw  
T value; FINHO058^Y  
public : PXJ7Ek*/  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0WSZhzNyY  
template < typename T2 > E'U x2sh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } g3{UP]Z71  
} ; 5U+4vV/*  
O1t$]k:  
+w?R4Sxjn  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 IPYwUix  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [2Nux0g  
wD{c$TJ?{F  
pz)>y&_o  
_'L16@q  
  class holder 0%}*Zo(e+  
  { idX''%"  
public : GPL%8 YY  
template < typename T > RB %y($  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const f^u-Myk  
  { $7g+/3Fu^  
  return assignment < T > (t); f38e(Q];m  
} ysp`(n=  
} ; ey4.Hj#T  
[ >\|QS|  
]PoWL;E'  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: B {:a,V7  
>{:hadUH  
  static holder _1; dY~z6bT  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6j6;lNUc  
fxr#T'i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {N/%%O.b  
而不用手动写一个函数对象。 \#B<'J9.`  
xz5A[)N  
zUv#%Q8vw  
Yb/*2iWX  
四. 问题分析 9`Fw}yAt  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 &TA{US3~  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ]Zc|<f;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -rm[.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 bGgpPV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 HDZl;=  
Iapz,nuE  
五. 问题1:一致性 ~eoM 2XlW  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|  <9yh:1"X  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 dpNERc5  
m}=E$zPbO  
struct holder |C<#M<  
  { 25{_x3t^  
  // 2@GizT*mA  
  template < typename T > ^rP]B-)  
T &   operator ()( const T & r) const +s"6[\H1d  
  { S**eI<QFSk  
  return (T & )r; @v#P u_  
} \i%mokfbc  
} ; (4A'$O2  
$#u'XyA  
这样的话assignment也必须相应改动: qa )BbK^i  
9_O4 yTL  
template < typename Left, typename Right > 23>[-XZb[O  
class assignment lNa+NtQu  
  { 1nskf*Z  
Left l; Ihf :k_;  
Right r; y*vSt^  
public : PMB4]p%o  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ow3.jHsLA  
template < typename T2 > }shxEsq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /kkUEo+  
} ; [{BY$"b#:  
e}d(.H%l0  
同时,holder的operator=也需要改动:  L1 /`/  
Cg]),S  
template < typename T > Im/tU6ybV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %60 OS3  
  { ^sLx3a  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); p T8?z  
} x}?<9(nE c  
Wx{E\ l  
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。 y3s+.5;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 RE%f'y  
KBN% TqH|  
return l(rhs) = r; {.{Wl,|7  
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。 |9c~kTjK  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #H>{>0q  
bP 9ly9FH  
template < typename Tp > @3O)#r}\  
class constant_t c!4F0(n4  
  { *<($.c  
  const Tp t; ^1bslCe   
public : Kx] SiejJ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >{IPt]PCn  
template < typename T > r%ES#\L6+|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @>(KEjQTz  
  { &9#m] Mz  
  return t; UGhEaKH~R  
} [c 8=b,EI  
} ; JL= cIH8  
chE!,gik  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 hb5K"9Y  
下面就可以修改holder的operator=了 '|^:,@8P9  
PWpt\g  
template < typename T > p1Zb&:+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ([u|j  
  {  XTJD>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \7/yWd{N$  
} U+)p'%f;  
y3dk4s77  
同时也要修改assignment的operator() %7)=k}4  
?W'p&(;  
template < typename T2 > YNU}R/u6^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7R2O[=Szq  
现在代码看起来就很一致了。 kk3^m1  
<'I["Um  
六. 问题2:链式操作 :;7I_tb  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .Q*X5Fc  
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。 [s {!  
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。 'kZ,:.v  
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。 y~ =H`PAE  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~-BF7f 6C  
// o.+?S  
template < typename T > LSJ?;Zg(=z  
struct result_1 d]l8ei@>h  
  { e{P v:jl  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~.m<`~u  
} ; F3qK6Ah.  
}Q/onB 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: :jLL IqhB  
q!5:M\  
template < typename T > %SM;B-/zHt  
struct   ref +J X;T(T  
  { g\JJkXjD#  
typedef T & reference; @LKQ-<dZG  
} ; (CmK> "C+  
template < typename T > >M,oyM" s  
struct   ref < T &> Zh<;r;2  
  { )|F|\6:ne  
typedef T & reference; +T+@g8S  
} ; []>'Dw_r  
kz"uTJK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: w )R5P[b  
afEa@et'  
template < typename T > fGo4&( U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const g>@JGzMLP  
  { =?fz-HB  
  return l(t) = r(t); $<^t][{  
} Dm>"c;2  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 IU%|K~_n  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 fd\RS1[  
):D"L C  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 iQwQ5m!d &  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: OU[<\d  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 *U?O4E9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 NB"S ,\M0  
最后的布局是: S\ k<  
                Add e3?=1ZB  
              /   \ :]^e-p!z  
            Divide   5 x*Lt]]A  
            /   \ tgK I  
          _1     3 '$K E= Jy  
似乎一切都解决了?不。 dj0; tQ=C  
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。 tMIYVHGy  
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。 ]A#lV$  
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: ^:eZpQ [,  
;;Q^/rkC  
template < typename Right > K7+yU3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const WSkGVQu  
Right & rt) const _u`YjzK  
  { Mqf Ns<2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^mS |ff  
} 'y8{, R4C  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 +eM${JyXH  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 XpIiJry!6  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 <j'V}|3  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 p\6cpf  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 aV3:{oL  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? vJkc/7  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: [4Z 31v>  
XpQOl  
template < class Action > U2oCSo5:3N  
class picker : public Action Ykbg5Z  
  {  +]db-  
public : }I"C4'(a  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I5$P9UE+^9  
  // all the operator overloaded 'Ts:.  
} ; qS!r<'F3dP  
)?L=o0  
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。 7io["zW  
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: yzA05npTl  
m7 =$*1k  
template < typename Right > GP|=4T}Bf  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1gEH~Jmj  
  { OW:*qY c;:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Nkdv'e\  
} nR!e(  
( ?V`|[+u  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > FqKJids-  
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。 vh9* >[i  
=P- &dN  
template < typename T >   struct picker_maker )*|/5wW1  
  { P:qmg"i@3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; K~x,so  
} ; T5BZD +Ta  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > G7-BeA8  
  { wucdXj{%  
typedef picker < T > result; l.[pnLD  
} ; B~Q-V&@o  
f0Q6sVZHa  
下面总的结构就有了: PJnC  
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。 B[vj X"yg  
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。 Y4T")  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 e _vsiT  
至此链式操作完美实现。 %B3~t>  
[}X|&`'i  
_B4&Fb.  
七. 问题3 .=_p6_G  
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。 eE;tiX/  
Hh<H~s [  
template < typename T1, typename T2 > ~,'{\jDrS  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SGd]o"VF  
  { ZS Med(//b  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <O x[![SR  
} <3YZ0f f>  
]' mbHkn68  
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: \ /-c)  
.J#'k+>  
template < typename T1, typename T2 > aD/Rr3v>  
struct result_2 ]n ?x tI  
  {  w-jElV  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; OfsP5*d  
} ; `S&a.k  
0oe<=L]F  
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? .{Y;6]9[  
这个差事就留给了holder自己。 ]wQ!ZG?)  
    v1h(_NLI!  
sE9FT#iE  
template < int Order > 8 WP>u8&  
class holder; dWY%bb  
template <> vL/ 3(Bo7  
class holder < 1 > IS C.~q2  
  { B.<SC  
public : ~PQ.l\C  
template < typename T > NGra/s,9 |  
  struct result_1 ~{c ?-qb  
  { ]`o5eByo  
  typedef T & result; \}-4(Xdaq  
} ; xQ?>72grP  
template < typename T1, typename T2 > \?bV\/GBR  
  struct result_2 _iwG'a[`  
  { 4" @<bKx  
  typedef T1 & result; `i{d"H0E  
} ; B`tq*T%  
template < typename T > y48]|%73  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a|ftl&uk  
  { KaIKb=4L|  
  return (T & )r; V>$( N/1  
} "SF0b jG9C  
template < typename T1, typename T2 > Y~~Dg?e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9#LMK 1ge  
  { ,OZ  
  return (T1 & )r1; h\RX/C!+  
} >WLPE6E  
} ; r)(5,*v  
P -m_],  
template <> dQut8>0&  
class holder < 2 > '1<Z"InU  
  { |5@Ra@0  
public : lED!}h'4  
template < typename T > M 8^ID #  
  struct result_1 :\](m64z;  
  { Z[vx0[av&  
  typedef T & result;  ` Xc7b  
} ; #ydold{F  
template < typename T1, typename T2 > #J5BHY~  
  struct result_2 [hJ1]RW8  
  { 6fwNlC/9  
  typedef T2 & result; yUoR6w  
} ; ~f QrH%@  
template < typename T > r}U6LE?>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MB}nn&u#  
  { M!mL/*G@YE  
  return (T & )r; Q G) s  
} j:9M${~  
template < typename T1, typename T2 > HKN|pO3v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %V_ XY+o  
  { dQX-s=XJ  
  return (T2 & )r2; D{9a'0J  
} egmUUuO  
} ; zcpL[@B  
dg D-"-O  
mY|c7}>V;  
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> >。 ~Ps*i]n(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: G T>'|~e  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <J%qzt}  
w0QtGQ|  
return l(i, j) = r(i, j); rcnH^P  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _K5<)( )  
bC&A@.g{  
  return ( int & )i; / "m s  
  return ( int & )j; 5hs_k[q  
最后执行i = j; $`pf!b2Z  
可见,参数被正确的选择了。 "tEp8m  
1N5 E  
wl=tN{R  
NP>v @jO  
SH*'<  
八. 中期总结 SX3'|'-  
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: dT`nR"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $-_" SWG.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 J%bNt)K}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \ %-<O  
Y A.&ap  
DJ ru|2  
B<W}:>3  
+'H[4g`  
X[z;P!U  
九. 简化 pj'gTQ),0  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 }gSoBu  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *oO%+6nL  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: t Cuvb  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 r#-  
  +-*/&|^等 !~^2Mu(X  
2. 返回引用。 g|)>65v  
  =,各种复合赋值等 gx\V)8Zr  
3. 返回固定类型。 MmJMx  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3Vu}D(PJ  
4. 原样返回。 ];.5 *a%*  
  operator, zK0M WyXO  
5. 返回解引用的类型。 %PW-E($o<  
  operator*(单目) :?f<tNU$  
6. 返回地址。 k|fM9E  
  operator&(单目) vuQA-w7  
7. 下表访问返回类型。 l|g*E.:4  
  operator[] '! >9j,BJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <I,4Kc!  
  operator<<和operator>> <3Ftq=  
#rHMf%0  
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。 OPvPP>0*8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: mQj#\<*  
4vg,g(qi<  
template < typename Left > O"9t,B>=i  
struct value_return zJ`u>:*$  
  { ,7nu;fOT[  
template < typename T > cT(nKHL  
  struct result_1 Gm+D1l i  
  {  ff9m_P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &H _/`Z]Q  
} ; GtRpgM  
+:A `e+\  
template < typename T1, typename T2 > 6Dd>ex!-A  
  struct result_2 k_g@4x1y*  
  { <?7CwW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; RXRbW%b  
} ; 9FEhl~&  
} ; ZfM]A)  
e.\>GwM  
2d[tcn$;h]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _ $PeFE2  
4'faE="1)S  
下面我们来剥离functor中的operator() besc7!S  
首先operator里面的代码全是下面的形式: s:<y\1Ay  
{[uhIJD3g6  
return l(t) op r(t) 2e6P?pX~2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8Y SvBy  
return op l(t) `!8\ |/  
return op l(t1, t2) \^1^|a"  
return l(t) op nS#F*)  
return l(t1, t2) op oy[s])Tg  
return l(t)[r(t)] M:O*_>KF  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +5fB?0D;  
F%L"Q>aHW  
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: Eu |/pH=:  
单目: return f(l(t), r(t)); fMwF|;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); qJ" (:~  
双目: return f(l(t)); =K@LEZZ'/<  
return f(l(t1, t2)); gd[muR ~  
下面就是f的实现,以operator/为例 WjBml'^RY  
U/c+j{=~  
struct meta_divide &4E|c[HN  
  { l(Y32]Z   
template < typename T1, typename T2 > \]Y<d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Tp;W  
  { :M6|V_Yp  
  return t1 / t2; /@"mQx~[q  
} mR.j8pi  
} ; @Z0. }}Y  
n6[shXH  
这个工作可以让宏来做: GS*O{u  
gvVy0nJI~  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hMupQDv/I  
template < typename T1, typename T2 > \ {F_>cyR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *b;)7lj0h  
以后可以直接用 2?(/$F9X,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $d1ow#ROgy  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 xpZ@DK;  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) l>jrY1u  
C,;?`3bH@  
!,- 'wT<v  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 zGe =l;  
9u~C?w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L^u|= 9  
class unary_op : public Rettype zt2#K  
  { H28-;>'`  
    Left l; M"mvPr9  
public :  WLWfe-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} lf\"6VIsR  
/XG7M=A$o  
template < typename T > i~GW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t<`wK8)  
      { E.yFCaL  
      return FuncType::execute(l(t)); 6oKlr,.  
    } 5hqXMs  
ko.% @Y(=  
    template < typename T1, typename T2 > z:UkMn[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0gyvRM@ x[  
      { D}%VZA}].  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); j %MY6"  
    } DN8I[5O  
} ; 4Zjd g`  
{\?f|mm q  
gISA13  
同样还可以申明一个binary_op jHMP"(]  
AsS~TLG9p  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jKP75jm  
class binary_op : public Rettype .yzXw8~S  
  { :wzbD,/M  
    Left l; YTgT2w  
Right r; q.:a4w J  
public : 2+|r*2_glo  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5m;pHgkb  
[)Ia Xa  
template < typename T > "6e3Mj\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1>_$O|dE  
      { -8:O?]+Q/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); tIA)LF  
    } lYS4Q`z$  
q q^[(n  
    template < typename T1, typename T2 > u 'ng'j'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YC{7;=P f  
      { Vg (p_k45`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); | rpMwkR  
    } 9( &$Gwi  
} ; ,gP;XRe1  
.>`7d=KT  
EZQ!~  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 q9(O=7O]-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 E?0RR'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) s5b<KQ.  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 !/F-EJOH6C  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! b9f5  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 11J:>A5zt  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 oOQan  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) r|jBKq~  
下面是修改过的unary_op qyIy xJ  
.Gno K?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3,+Us B%  
class unary_op RXPl~]k#i  
  { ;?o"{mbb  
Left l; I1ibrn  
  (ds*$]  
public : fQU_A  
a.<!>o<t:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @S012} xH  
[o'}R`5)  
template < typename T > +w?1<Z  
  struct result_1 v|kL7t)}  
  { QD[l 6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; YkV-]%c  
} ; KbRKPA`  
v^IMN3^W  
template < typename T1, typename T2 > Yh%  
  struct result_2 @iz6)2z  
  { Io;26F""  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9/\=6v C|  
} ; i];@e]   
X<"#=u(  
template < typename T1, typename T2 > qmpU{f s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1 pzd  
  { 9e 1KH'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); K)oN^  
} A`1/g{Ha  
iu,Bmf^oD  
template < typename T > 6? (8KsaN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cW $~86u"C  
  { PDh1*bf{u  
  return OpClass::execute(lt(t)); {' |yb  
} T|nN.  
qo;F]v*pkK  
} ; X/wqfP  
}Sb&ux  
|}roR{gc|  
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 jdDcmR  
好啦,现在才真正完美了。 Xp3cYS*u  
现在在picker里面就可以这么添加了: dv \ oVD  
d7QQ5FiB  
template < typename Right > z3}4 +~~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const xZ"kJ'C4}  
  { t #g6rh&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4fzM%ku  
} z[, `  
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。 ;,&1  
u"n ~ 9!G  
ph1veD<ZZ  
^coJ"[D  
6{I5 23g  
十. bind :@X@8j":  
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。 8eoDE. }  
先来分析一下一段例子 Vi>kK|\b  
@{n2R3)k B  
mE]W#?   
int foo( int x, int y) { return x - y;} -r82'3]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~ #~Kxh  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 dkf?lmC+M  
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。 K`1\3J)  
我们来写个简单的。 WaWx5Fx+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9X{aU)"omQ  
对于函数对象类的版本: t UW'E  
(iiyptJ  
template < typename Func > tL4xHa6v]  
struct functor_trait ^Sr`)vP  
  { 0)qLW& w  
typedef typename Func::result_type result_type; vi>V6IC4v  
} ; >!YI7)  
对于无参数函数的版本: #6JCm!s  
N1!|nS3w  
template < typename Ret > {ByT,92  
struct functor_trait < Ret ( * )() > VL<)d-  
  { IV:Knh+ ?  
typedef Ret result_type; ji2if.t@  
} ; *Mqg_} 0Y  
对于单参数函数的版本: FyQ^@@  
)P.|Xk:r  
template < typename Ret, typename V1 > vexQP}N0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Hp":r%)  
  { NLF{W|X  
typedef Ret result_type; |^@TA=_  
} ; uoKC+8GA  
对于双参数函数的版本: aARm nV  
EY!aiH6P  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > fr\UX}o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @,sg^KB  
  { ? B^*YCo7(  
typedef Ret result_type; 4 ITSDx  
} ; &e% y|{Y  
等等。。。 Wm.SLr,o0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy rq6(^I  
58MBG&a%  
template < typename Func > YKUs>tQ!  
struct func_return ]0dp^%  
  { R m *"SG  
template < typename T > `h Y:F(  
  struct result_1 U]ouBG8/  
  { e}}xZ%$4|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n|L.d BAs]  
} ; O`mW,  
_&JlE$ua7  
template < typename T1, typename T2 > yZ+o7?(2p  
  struct result_2 P*(lc:  
  { }`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; AC(}cMM+  
} ; mnXaf)"  
} ; H, =??wN  
DjL(-7'p  
#,  vN  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 D9c8#k9Y.  
">voi$Kzey  
template < typename Func, typename aPicker > Mp$ uEi  
class binder_1 $K8ZxH1z@  
  { OH*[  
Func fn; m.EWYO0XQ  
aPicker pk; m(Bv}9  
public : })bTQj7  
0  x"3  
template < typename T > fwxyZBr  
  struct result_1 P/Sv^d5=e  
  { i' |S g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; K#F~$k|1B  
} ; *+qXX CA  
Jp5~iC2d  
template < typename T1, typename T2 > kG,6;aVZ8  
  struct result_2 u8N+ht@  
  { fX} dh9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; XX}RbE#4  
} ; } "y{d@  
94|BSxc  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} n&[U/`o  
-_pI:K[  
template < typename T > /1tqTi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :fpYraBM  
  { 4"wuqr|o  
  return fn(pk(t)); R4QXX7h!  
} Dw6Q2Gnv  
template < typename T1, typename T2 > |yN7#O-D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const le|e 4f*+  
  { d%4!d_I<  
  return fn(pk(t1, t2)); HHoh//(\  
} Z:9"7^+  
} ; WRFzb0;01  
W/{HZ< :.  
't^OIil  
一目了然不是么? (h|l$OL/  
最后实现bind bv$)^  
)0RH"#, 2L  
i6(y Bn  
template < typename Func, typename aPicker >  +<AX 0(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `;4zIBJ  
  { jcOxtDTSW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .#J'+LxFr  
} ,T jd  
!>;p^^e  
2个以上参数的bind可以同理实现。 w]F(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。 $xlI"-(  
)MW.Y  
十一. phoenix NBE)DL  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: kUn55 l  
SH5GW3\h  
for_each(v.begin(), v.end(), xC!,v 0&  
( 3@s|tm1  
do_ q}tLOVu1  
[ xQ7>u -^  
  cout << _1 <<   " , " 86@"BNnTh  
] )aOg_*~  
.while_( -- _1), srJ,Jr(  
cout << var( " \n " ) t#}/VnSQ  
) &d9tR\}  
); p^7ZFUP  
{&"rv<p  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: -&D~TL#  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor "F}a nPY  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 W9{6?,]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 44mYs`]  
L&Bc-kMH  
TpuN[Y  
template < typename Cond, typename Actor > @B*?owba>  
class do_while \BbemCPAm  
  { u0#q) L8  
Cond cd; 2|kx:^D p  
Actor act; qA#!3<  
public : kOx2P(UAEx  
template < typename T > #: w/vk  
  struct result_1 6}n>Nb;L"  
  { Qp!r_a&  
  typedef int result_type; a@lvn/b2  
} ; C8DZ:3E$c  
w,;CrW T2t  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} b qEwi[`  
rH$0h2  
template < typename T > e ,k,L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZVR0Kzu?Ra  
  { W$v5o9\Px  
  do uRh`qnL  
    { 0^5SL/2  
  act(t); ?o"wyF A*  
  } 2 Do^N5y  
  while (cd(t)); sr sDnf  
  return   0 ; a(NN%'fDD  
} FG38)/  
} ; %=S~[&8C  
4[9~g=y>  
uqnoE;57^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). IFH%R>={  
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。 |k{?\(h;  
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。 q4|TwRx~  
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。 Gnr]qxL  
下面就是产生这个functor的类: `BmAu[(e&  
~}i &gd|(  
\@8$tQCZ  
template < typename Actor > 2N9 BI-a  
class do_while_actor Gyw@+(l  
  { `QC{}Oo^  
Actor act; n1a;vE{!  
public : ~*ZB2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [kMXr'TyPX  
 ^GB9!d.  
template < typename Cond > h3h2 KqM'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5tX|@Z: z  
} ; ~Wm`SIV  
Ts:3_4-k  
"O<JVC{m  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 PnJr  
最后,是那个do_ 5^t68 WOl  
Pv1C o:  
=4/LixsV|  
class do_while_invoker {W62%>v  
  { qDxz`}Ly=  
public : t^)q[g  
template < typename Actor > $h`?l$jC(@  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Yc3r 3Jy  
  { @f{yx\u/  
  return do_while_actor < Actor > (act); R)?K+cJ%  
} ja$e)  
} do_; [9u/x%f(  
#?k$0|60  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? cYF R.~p  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 HIcx "y  
最后来说说怎么处理break和continue :=+s^K  
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。 aEW Z*y  
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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