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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda GoK[tjb  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 fP>*EDn@xg  
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, i1"4z tZ  
_%` )cOr  
t<Iy `r7 1  
QN!$41A?{  
  class filler Ov$_Phm:  
  { brk>oM;t  
public : 2cy: l03  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .]_ (>^6  
} ; y my/`%  
VfK8')IXk  
&jh'B ,  
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: WQ(*A $  
/~?'zr  
&\Es\qVSf  
`@$qy&AJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Sl,\  <a  
.</`#   
h/7m.p]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2m]C mdV^  
dWhki|c  
=i_ s#v[Y  
K\w:'%>-  
二. 战前分析 jA&ZO>4  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 j06q3N"  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 +HGPn0As  
VI{!ZD]  
e} =tUdDf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YueYa#7z  
  /* --------------------------------------------- */ f@3?kM(  
vector < int *> vp( 10 ); tVB9kxtE  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); O#j&8hQ>  
/* --------------------------------------------- */ 1{ TmK9U  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Y[=X b  
/* --------------------------------------------- */ `Bw>0%.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Ev adY  
  /* --------------------------------------------- */ 4'Svio  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;'E1yzX^  
/* --------------------------------------------- */ O;bnyB$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); rD"$,-h  
cym<uh-Wg^  
/I`A wCx  
r#svj*dn  
看了之后,我们可以思考一些问题: xSnkv,my<  
1._1, _2是什么? m?Tv8-1  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。  `7v"(  
2._1 = 1是在做什么? d) i:-#Q  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 >S<`ri'5_  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 .uo9VL<  
:eL{&&6  
_#9F@SCA  
三. 动工 uq.!{3)8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: w"A.*8Iu  
>s 5i  
T?4pV#  
><t4 f(d  
template < typename T > }Kt`du=  
class assignment A_:CGtv:  
  { 3FD6.X>x  
T value; GkOZ =ej  
public : F gi&CJ8Q  
assignment( const T & v) : value(v) {} VLdQXNg9W"  
template < typename T2 > |Ok@:Au  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Gx&o3^t  
} ; uWtj?Q+M|  
&nKb<o  
E.V lz^B  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?M<q95pL  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _l{`lQ}  
0*=[1tdWY  
[w1 4hHnq  
]!um}8!}  
  class holder  z(Y zK  
  { O`M 6 =\  
public : I_dO*k%l  
template < typename T > 43'!<[?x  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const j[ fE^&  
  { k1.h|&JJN  
  return assignment < T > (t); ;4MC/Q/  
} ;4%Co)Rw  
} ; prk@uYCa =  
>bLhCgF:"  
M^89]woC  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: hI$IBf>  
b] 5i`  
  static holder _1; D\4pLm"!v  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _9pcHhJux  
-4;$NiB?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B7 #O>a  
而不用手动写一个函数对象。 O>KrTK-AV  
T4JG5  
2]UwIxzR  
4#Bzq3,|  
四. 问题分析 Jv8JCu"eky  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 @'> Ul!.]  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 A!:R1tTR;S  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qlNB\~HCe  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;"9$LHH*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 L=_   
{hH8+4c7  
五. 问题1:一致性 Bo4MoSF}  
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?| \dHdL\f  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 r+W;}nyf  
6N#0D2~^  
struct holder N f^6t1se  
  { i"h~QEE  
  // M/abd 7q  
  template < typename T > sPP(>y( \  
T &   operator ()( const T & r) const x,fX mgE  
  { \hO}3;*&  
  return (T & )r; }v`Z. ?|Z  
} r}4   
} ; wZsjbNf`K  
!CUy{nV  
这样的话assignment也必须相应改动: +=Y$v2BZA3  
q |Orv =v  
template < typename Left, typename Right > i4dy0jfN  
class assignment }I"k=>Ycns  
  { "+Kp8n6  
Left l; U:fGIEz{ZY  
Right r; jV.9d@EC  
public : Ru~;awV?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \B Uno6  
template < typename T2 > ^fEer  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } aE2Yl  
} ; QR\2 %}9b  
m0,TH[HWGF  
同时,holder的operator=也需要改动: El^V[s'3  
HXP/2&|JY  
template < typename T > p1']+4r%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const v@1f,d  
  { mNPz%B  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "3$P<Q\;l;  
} _ YcIG OL  
+EvY-mwfQ  
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。 G7YBo4v  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Kwo0%2Onkd  
av>Ff6w)Y  
return l(rhs) = r; R,8460e7  
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。 #^9a[ZLj0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: D"<>! ]@(a  
Id?2(Tg  
template < typename Tp > n*m"yp  
class constant_t ,D93A  
  { OP98sd&T  
  const Tp t; ,H@ x.  
public : )rbcY0q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} jP )VTk_  
template < typename T > T5+ (Fz  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const K[[ 5H  
  { '=(@3ggA:  
  return t; xP5Z -eL  
} *|S{%z9>  
} ; `e }6/~R`  
Jzj>=jWX@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 xeKfc}:&z  
下面就可以修改holder的operator=了 $sb `BS  
#F:\_!2c  
template < typename T > 8M6Qn7{L  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const S!g0J}.z  
  { wmaj[e,h  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?dQ#%06mn  
} nT%<!/}!  
f=Kt[|%'e  
同时也要修改assignment的operator() 43/!pW  
wbbr8WiU  
template < typename T2 > 1V;m8)RF  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } JA "  
现在代码看起来就很一致了。 [OwrIL  
M*<Bp   
六. 问题2:链式操作 Dlx-mm_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Vv.q{fRvYB  
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。 K~jN"ev  
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。 KZI-/H+  
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。 e%v0EJ},  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct p&cJo<]=LE  
`l<pH<F  
template < typename T > cQ`+ A|q  
struct result_1 ~.TKzh'eB  
  { cB2jf</  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Y[`%j\=  
} ; 9 p`|~^X  
Yf[GpSej  
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: KL+,[M@ F  
Y%YPR=j~ &  
template < typename T > 'H)l~L  
struct   ref Yc~c(1VRz  
  { Jkub|w#QH  
typedef T & reference; %|gj46  
} ; "jAEZ  
template < typename T > o3xfif  
struct   ref < T &> tCbn B  
  { rR 3(yy0L  
typedef T & reference; S0-/9h  
} ; TF;}NQ  
q)KLf\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: m~l[Y  
UY*[='l!)  
template < typename T > rw]*Nxgr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]QK@zb}x  
  { 4XsKOv  
  return l(t) = r(t); ,K[}Bz  
} % .n 7+  
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。 :Y>M/ /0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $XO#qOW  
xDTDfhA  
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 o 2sOf  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: K#oF=4_/|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 X4}Lg2ts  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 c=A)_ZFg  
最后的布局是: $l!+SLK  
                Add {Tym#  
              /   \ no lLeRE1  
            Divide   5 < &~KYu\r  
            /   \ *Mr?}_,X*  
          _1     3 pX/,s#dY>  
似乎一切都解决了?不。 +:fr(s!OE  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 2V 9vS  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 #{u>  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: d)X6x-(  
.ko}m{  
template < typename Right > "vnWq=E 2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const N#? Ohz  
Right & rt) const L?gak@E  
  { `&-)(#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); muqIh!nn  
} y 2v69nu~q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3d0Yq  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 a;$'A[hq  
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。 Q~p[jQ,4wZ  
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。 yAt,XG3  
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。 !\%0O`b^4  
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? |2eF~tJqc  
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: 7>Oa, \  
D3+UV+&R/  
template < class Action > 5%E.UjC  
class picker : public Action rZBOWT  
  { ix=H=U]Q{  
public :  Py)'%e  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5wws8w  
  // all the operator overloaded "T_OLegdK  
} ; n xc35  
1li1&  
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。 :RnFRAcr  
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: E"P5rT  
jGtoc,\X  
template < typename Right > H8}}R~ZO  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #iot.alNA  
  { MFyMo  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *qLOr6  
} p2UZqq2  
(HUGgX"=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .7HnWKUV  
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。 lilKYrUmG  
:  Jh  
template < typename T >   struct picker_maker f;(]P  
  { UJ'}p&E  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8\~IwtSk  
} ; T&2aNkuG  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > hkO)q|1  
  { B(GcPDj(K  
typedef picker < T > result; z5CWgN  
} ; dpBG)Xzoyv  
"/)}Cc,L  
下面总的结构就有了: Xj\SJ*  
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。 "KY9MBzPD  
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。 3huT T"G  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3f{%IU(z  
至此链式操作完美实现。 ZcXqH7`r  
FshQ OFW  
5O9Oi:-!c  
七. 问题3 ql%>)k /x  
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。 L7jMpz&  
&\\iD :J  
template < typename T1, typename T2 > 9's/~T  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nD\ X3g `V  
  { Uv6#d":f;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); b|c?xHF}K  
} sa~.qmqu  
0VV1!g  
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: urHQb5|T}  
Fc;)p88[  
template < typename T1, typename T2 > Ah_'.r1<P9  
struct result_2 "R$ee^  
  { z,nRw/o  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4QnJ;&~  
} ; /Xi:k  
A"V3g`dP  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? lqOv_q  
这个差事就留给了holder自己。 _4z>I/R>Z  
    Aa&3x~3+  
yZaQ{]"  
template < int Order > bQk5R._got  
class holder; R Nr=M^Zn  
template <> S ~lw5  
class holder < 1 > %@U<|9 %ua  
  { S8" h9|  
public : {M]m cRB(  
template < typename T > t=~5 I >  
  struct result_1 0Bn$C, -  
  { ]?U:8%  
  typedef T & result; |B4dFI?  
} ; ;w?zmj<Dm  
template < typename T1, typename T2 > io:?JnQSA  
  struct result_2 tkWWR%c"  
  { K/Axojo  
  typedef T1 & result; t09,X  
} ; Hu x#v>e  
template < typename T > tiwhG%?2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &%J{C3Q9  
  { a2iaP  
  return (T & )r; 8(%iYs$  
} p`{9kH1me  
template < typename T1, typename T2 > z@&_3 Gl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b/]C, P  
  { &&[j/d}J  
  return (T1 & )r1; h vGb9  
} ,Mc}U9)F  
} ; -BACdX  
+YhTb  
template <> <H)h+?&~d  
class holder < 2 > E](Ood  
  {  7P]_03  
public : y{K~g<VL  
template < typename T > t ba%L  
  struct result_1 `-Gs*#(/  
  { ImklM7A  
  typedef T & result; o?^j1\^  
} ; mRfF)  
template < typename T1, typename T2 > if:2sS9r  
  struct result_2 nb'],({:9  
  { ]=q?= %H  
  typedef T2 & result; N+!{Bt*  
} ; HnioB=fc  
template < typename T > l $d4g?Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5H==m~  
  { .'+Tnu(5q  
  return (T & )r; #i.M-6SRd  
} ^"l>;.w  
template < typename T1, typename T2 > 8*4X%a=Of  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %S.R@C[3  
  { $+S'Boo   
  return (T2 & )r2; im%'S6_X4  
}  $C(}  
} ; z9&$Xao  
tQz-tQg  
@(Ou;Uy  
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> >。 (Pc:A! }  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }#'O b  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: O)`R)MQ)  
mm\J]Cc`  
return l(i, j) = r(i, j); 6/.-V1*O  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^#lPXC Bg  
8_8 R$ =V  
  return ( int & )i; =<iK3bPkU  
  return ( int & )j; CdatN$/*  
最后执行i = j; :s$ rD  
可见,参数被正确的选择了。 /V2 ^/`&;a  
MPT*[&\-  
5R/k -h^`  
C:l /%   
cZZ-K?_  
八. 中期总结 b)3dZ*cOJ  
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: /*`u(d2g  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 F^3Q0KsT  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 K\5@yqy5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor dilRL,  
m:)v>vu  
t]2~aK<]  
R4]t D|  
2^E.sf$f  
N'i%9SBcg  
九. 简化 5yuj}/PZ  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 F%+/j5~^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 AWi~qzTZ  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: }tua0{N:z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 uqXvN'Jr  
  +-*/&|^等 7Xw;TA  
2. 返回引用。 k/u6Cw0/  
  =,各种复合赋值等 uv/I`[@HK8  
3. 返回固定类型。 C*,-lk0b@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) im Zi7o  
4. 原样返回。 cuB~A8H#}  
  operator, ~kD/dXt  
5. 返回解引用的类型。 B= jJ+R  
  operator*(单目) wbyY?tH  
6. 返回地址。 Wr a W  
  operator&(单目) o6 'I%Gs  
7. 下表访问返回类型。 w9SPkPkYE  
  operator[] A{bt Z#k  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |ITp$  _S  
  operator<<和operator>> \|F4@  
dpDVEEs84  
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。 \j+O |#`|)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <%8j#@OdZ  
_[<R<&jG  
template < typename Left > JN .\{ Y  
struct value_return 2%m H  
  { m$ )yd~  
template < typename T > o+4/L)h  
  struct result_1 r/$+'~apTk  
  { w9rwuk  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; D^baXp8  
} ; L'BDS*  
#g#vDR!  
template < typename T1, typename T2 > : ^F+m QN  
  struct result_2 GpMKOjVm|  
  { `MA ee8u'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; X/ gIH/  
} ; gbsRf&4h  
} ; y>Zvose  
r Lg(J|^  
ng0IRJ:3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )@09Y_9r  
X^r5su?  
下面我们来剥离functor中的operator() %<lfe<;^t  
首先operator里面的代码全是下面的形式: (%}T\~`1z#  
0#pjfc `:  
return l(t) op r(t) kTb.I;S  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) <W~5;m  
return op l(t) (o~f6pNB,  
return op l(t1, t2) H%t/-'U?  
return l(t) op O$k;p<?M  
return l(t1, t2) op 7!+kyA\}r^  
return l(t)[r(t)] nd3=\.(P  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] g0v},n  
VUC  
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:  _CY>45  
单目: return f(l(t), r(t)); >J_{mU  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *:J#[ET,  
双目: return f(l(t)); xphw0Es  
return f(l(t1, t2)); (# Z2  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,],"tzKtE  
K QXw~g?  
struct meta_divide O<Qa1Ow7f  
  {  7?-eR-  
template < typename T1, typename T2 > )z&0 g2Am  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \HLI y  
  { 9!b,!#=  
  return t1 / t2; (f#QETiV  
} .=~beTS'Vo  
} ; _IuEa\>  
},KY9w  
这个工作可以让宏来做: /e1m1B  
E1IRb':  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ A ${b]  
template < typename T1, typename T2 > \ kq6S`~J^R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @[#U_T- I  
以后可以直接用 8ar2N)59  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <h^'x7PkW5  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 VgtW T`F.I  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 1@q~(1-o  
vCyvy^s-I  
9r-]@6;  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 TC[_Ip&  
lTJ1]7)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o90SXa&l/  
class unary_op : public Rettype Qj5~ lX`W  
  { }ddwL  
    Left l; xoF]r$sC8  
public : -fw0bL%0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} h>-JXuN  
EF=.L{  
template < typename T > ZZOBMF7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v+U( #"  
      { Ev* b  
      return FuncType::execute(l(t)); ^29w @*  
    } i/9QOw~  
)W95)]  
    template < typename T1, typename T2 >  Q];gC{I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MzT#1~  
      { \?c0XD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^8$CpAK]M  
    } ]y3V ^W#  
} ; RmxgCe(2a  
pW7vY)hj  
K&0op 4&  
同样还可以申明一个binary_op [R CUP.  
Gc>bli<-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ez=$]cln  
class binary_op : public Rettype [?x9NQ{  
  { WLW'.  
    Left l; s|Ls  
Right r; fN~kd m.  
public : Mnyg:y*=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T0s7aw[zm  
%^[45e  
template < typename T > S>O fUrt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0Ge*\Q  
      { 8*kZ.-T B  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )QE7$|s  
    } *cx mQ  
9+"D8J7  
    template < typename T1, typename T2 > Q W#]i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4@OnMj{M  
      {  G7 >  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); rs {e6  
    } A!Zjcp|  
} ; V#[I/D  
UMwB.*  
@%&;V(  
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 $ r|R`n=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Yh_H $uW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) GdG1e%y]z  
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。 $fhrGe  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8v@6 &ras@  
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。。。 B3K!>lz  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 S>}jsP:V  
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) Mm`jk%:%]  
下面是修改过的unary_op au7%K5  
. +> w0FG.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :,"dno7OQ  
class unary_op ~ ui/Qf2|  
  { Mf7Q+_!  
Left l; ;Q&38qI  
  <GPL8D  
public : ~R/w~Kc!/A  
$V-]DD%Y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} r_p9YS@I  
/Y5I0Ko Uw  
template < typename T > Z l.}=  
  struct result_1 5,`U3na,  
  { B04%4N.g"X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =Xze).g  
} ; W[PZQCL}K)  
fgg^B[(Y  
template < typename T1, typename T2 > L;/#D>U(  
  struct result_2 %F-/|x1#Q  
  { TEz)d=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *6 -;iT8  
} ; 6la# 0U23  
?xh_qy;  
template < typename T1, typename T2 > ,6Sa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n4\6\0jq6  
  { R9&T0Qf  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); XRXKO>4q  
} %HSS x+2oR  
#S2LQ5U  
template < typename T > E{gu39D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [M_pf2Y  
  { !P/ ]o  
  return OpClass::execute(lt(t));  =<fH RX`  
} Yf.H$L  
uW%7X2K  
} ; ^@l_K +T  
f Z$<'(t  
/]%,C   
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug k| 0Fa}Z[  
好啦,现在才真正完美了。 cw.Uy(ks|$  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?GqFtNz  
uA=6 HpDB  
template < typename Right > oc' #sE  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const HRIf)n&~f  
  { *V#v6r7<Y/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); UXD?gK1  
} g`)3m,\  
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。  84L!r  
r5Ej  
zk5sAHQ  
+*,rOK`C  
zf $&+E-  
十. bind Hb 'fEo r  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 9(lIz{  
先来分析一下一段例子 lz\{ X  
vW]Frb  
1Uz'= a  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !OWVOq8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 hKtOh  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *E0+!  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 hR b k-b  
我们来写个简单的。 x={t}qDS8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }Bw=2 ~  
对于函数对象类的版本: _Ptf^+  
fI`T3Y!7  
template < typename Func > 4LARqSmt  
struct functor_trait /k<*!H]KSg  
  { 8(ny^]v|  
typedef typename Func::result_type result_type; S<Q8kW:  
} ; M['25[  
对于无参数函数的版本: S#0y\  
Y>t*L#i  
template < typename Ret > }D dg  
struct functor_trait < Ret ( * )() > K4SR`Q  
  { nkHr(tF 7  
typedef Ret result_type; Iu|G*~\  
} ; a<tUpI$  
对于单参数函数的版本: asP>(Li  
I@cKiB  
template < typename Ret, typename V1 > E#Ynn6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > i_g="^  
  { 9 U1)sPH;  
typedef Ret result_type; +A W6 >yV`  
} ; a$#,'UB  
对于双参数函数的版本: OQ#gQ6;?0  
~] Mq'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .Y'kDuUu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > B;4hI?  
  { COv#dOw  
typedef Ret result_type; %#Wg>6  
} ; ;w4rwL  
等等。。。 V'c9DoSRI\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Fdd$Bl.&XS  
8"wA8l.  
template < typename Func > "A__z|sQ  
struct func_return SAs'u"EB  
  { +;#hED; 8  
template < typename T > }@@1N3nnxV  
  struct result_1 0LoA-c<Ay  
  { M7yJ2u<Ty  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M<7 <L   
} ; Bx E1Ky8@A  
x)G/YUv76  
template < typename T1, typename T2 > L3Ry#uw  
  struct result_2 *Dh.'bB!  
  { T1PWFw\GH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <y*#[:i  
} ; `h$6MFC/g  
} ; *[ Wh9 ,H  
W~W^$A  
cgYMo{R3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9rB^)eV  
$>/J8iB  
template < typename Func, typename aPicker > St|sUtj<r  
class binder_1 [lS'GszA  
  { |:!#k A  
Func fn; -iBu:WyY$  
aPicker pk; ~/3cQN^  
public : 1}S_CR4XBs  
Y+upZ@Ga  
template < typename T > )%X\5]w`  
  struct result_1 tl;?/  
  { rZGbU&ZM8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Uo^s]H#:  
} ; kKE 2~ q  
j])iyn~-Ke  
template < typename T1, typename T2 > !SJmu}OB]  
  struct result_2 cJ]`/YJ  
  {  t8GJ;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; HLYM(Pz  
} ; =Z#tZ{"  
VmBLNM?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} g?j"d{.9t  
qFUpvTe  
template < typename T > )yJeh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5*g@;aR1  
  { e-qr d  
  return fn(pk(t)); 68I4MZK>4  
} EXa6"D  
template < typename T1, typename T2 > l*'8B)vN2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MLBZmM '  
  { uO[4 WZ  
  return fn(pk(t1, t2)); W\} VZY  
} A*E4hop[  
} ; ,z%F="@b9  
Crpk q/M  
::TUSz2/2  
一目了然不是么? P]y2W#Rs  
最后实现bind J)jiI>  
WK;p[u?~xi  
{GWcw<g.B  
template < typename Func, typename aPicker > v{% /aw  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) '2# 0UdG  
  { =[1 W.Zt  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); c |C12b[  
} r`<e vwIe  
lq.0?(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 pQVi&(M  
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。 WM@uxe,  
<wE2ly&x  
十一. phoenix Jr''S}@|x  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: t9K.Jc0  
zv0RrF^  
for_each(v.begin(), v.end(), 2tWUBt\,g  
( (O`=$e  
do_ +IS$Un  
[ r<|\4zIo/  
  cout << _1 <<   " , " >F-J}P  
] ._FgQ` `PL  
.while_( -- _1), v(: VUo]H  
cout << var( " \n " ) Zfb:>J@h6  
) (n`\b47  
); H}U&=w'  
|LNXu  
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: l^Lg"m2  
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 ]iz5VI@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 AOWI`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: t?0=;.D  
Nc"h8p?  
uO^{+=;A =  
template < typename Cond, typename Actor > X&p-Ge1>z  
class do_while 3_ zI$Z  
  { } KMdfA  
Cond cd; 6@I7UL >  
Actor act; TTOd0a  
public : D 'u+3  
template < typename T > O'wN4qb=F  
  struct result_1 4h~Oj y16&  
  { L7jz^g^  
  typedef int result_type; pt0H*quwI  
} ; ol[{1KT{  
J,~)9Kh$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5#d(_  
Me`"@{r|#  
template < typename T > *|=&MU*+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p}Gk|Kjlq,  
  { " 3^6  
  do ($cu!$lY~  
    { g{D&|qWj  
  act(t); ol YSr .Q`  
  } Vy/g;ZPU1  
  while (cd(t)); DI&xTe9k  
  return   0 ; \`XJz{Lm]  
} =riP~%_ML)  
} ; aIfog+Lp  
3oKqj>  
* e 8V4P  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). rmhCuY?f  
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。 _c(=>  
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。 '<}7bw}+c  
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。 !^LvNW\|  
下面就是产生这个functor的类: L,D!T&B  
kfVG@o?o  
Tbwq_3f K  
template < typename Actor > n >eIQaV  
class do_while_actor +}Q4 g]M8  
  { NMj `wQ`M+  
Actor act; HOUyB's'  
public : q?MYX=Y6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4kz8U  
I{Kc{MXn  
template < typename Cond > z)]EB6uRg  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; TY#1Z )%  
} ; N%_~cR;  
Y7jD:P  
(la   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 txgGL'  
最后,是那个do_ DRzpV6s  
CTI(Kh+  
K8+b\k4E  
class do_while_invoker ^y3\e  
  { #k"[TCQ>  
public : ( ou:"Y  
template < typename Actor > sXydMk`J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Pw7'6W1  
  { YVaQ3o|!  
  return do_while_actor < Actor > (act); &t8_J3?Z  
} OcH- `A  
} do_; UMX+h])#N  
\LYQZ*F  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? cwD0 ~B  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 P0Jd6"sS"  
最后来说说怎么处理break和continue $x)'_o}e  
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。 .ClCP?HG  
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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