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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda t7bqk!6hM\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ab@=cL~^  
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, rGQ5l1</  
@;;G88=  
)&,K94  
};r|}v !~_  
  class filler 1A^1@^{m'  
  { (N0sE"_~I5  
public : O:e#!C8^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [x5mPjgw  
} ; ?Wa<AFXQ  
[Tp%"f1  
m6i%DE  
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: w.uK?A>W,  
hg8Be6G <  
DvYwCgLR  
%'0&ElQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4-V)_U#8  
O,|\"b1(  
jgq{pZ#E  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?mU\ N0o  
cIb4-TeV  
M|8 3HTJ  
5)`h0TK  
二. 战前分析 ('4wXD]C  
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。 ,9\Snn  
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 K6B4sE  
8teJ*sz  
n=o_1M|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Za%LAyT_s  
  /* --------------------------------------------- */ qjAh6Q/E`  
vector < int *> vp( 10 ); *ik/p  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #tDW!Xv?  
/* --------------------------------------------- */ C ) ?uE'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Kt6>L5:94  
/* --------------------------------------------- */ mxp Y&Y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); yFjVKp'P  
  /* --------------------------------------------- */ |dk[cX>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8W -@N  
/* --------------------------------------------- */ H^ BYd%-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); xA #H0?a]  
pj; I)-d/  
6t7fa<  
vq>l>as9O  
看了之后,我们可以思考一些问题: k>5O`Y:  
1._1, _2是什么? ;LQ9#M?  
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。 ,Sg33N ?  
2._1 = 1是在做什么? opD-vDa h  
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。 bX2"89{  
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。 74f9|~%  
ARWZ; GX  
* t!r@k  
三. 动工 :1;Q(9:v  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: S4bBafj[I  
z"UPyW1?  
1bSD,;$sQ  
mCdgKr|n  
template < typename T > e&1 \'Zq?>  
class assignment Mu2`ODe]  
  { BJ5}GX!  
T value; BQ#L+9%  
public : jg_n7  
assignment( const T & v) : value(v) {} @Y-TOCadT  
template < typename T2 > 0^&!6R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Cj^{9'0  
} ; x8"#!Pw:`"  
>qh?L#Fk  
F8=nhn  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Cv^`&\[SW+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6ep>hS4A&  
Yb:pAzw6  
tsv$r$Se  
Lgi[u"Du  
  class holder _~M^ uW^l  
  { kg>>D  
public : o@k84+tn(  
template < typename T > h{_*oBa  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0m)&Y FZ[(  
  { 4l @)K9F  
  return assignment < T > (t); f$F*3  
}  'Cc(3  
} ; sbS~N*{E  
"b,%8  
n:4uA`Vg  
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: Z cpmquf8L  
79BaDB`{a  
  static holder _1; `.v(fC  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =SBBvnPLI  
4c159wsnQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8C7Z{@A&#  
而不用手动写一个函数对象。 DtF}Qv A  
Jpj!rXTX*  
W?z#pV+jt  
zp4W'8  
四. 问题分析 *b)Q5dw@1  
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。 \40 YGFO  
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。 &.N $  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 bx}fj#J]En  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b,<9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )/|6'L-2  
Vrp[r *V@E  
五. 问题1:一致性 'C>U=cE7  
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?| ]R IVc3?;$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 xf,5R9g/  
-]S.<8<$  
struct holder G>z,#Xt  
  { ,Em$!n  
  // %b}gDWs  
  template < typename T > _*6v|Ed?  
T &   operator ()( const T & r) const uk7'K 0j  
  { m*e YC  
  return (T & )r; Q0cRH"!:  
} lE5v-z? &|  
} ; ..<3%fL3  
vkcRm`.  
这样的话assignment也必须相应改动: #A<P6zJXR  
0q6I;$H  
template < typename Left, typename Right > ~<9{#uM  
class assignment c&'JmKV>&  
  { %f ju G  
Left l; )S@jDaU<  
Right r; I+;-p]~  
public : Tg ?x3?kw  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f CcD&<%  
template < typename T2 > .v\\Tq&"|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } - u3e5gW  
} ; }!d;(/)rb  
|qN'P}L  
同时,holder的operator=也需要改动: >-)h|w i  
ma& To=  
template < typename T > 0 P|&Pq&IH  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -kj< 1~YW  
  { ^TFs;|..  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); r)T[(D'Tm-  
} zO=%J)-=  
'vIx#k4D1  
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。 l{WjDed  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -yx/7B5@  
C+V* Fh3  
return l(rhs) = r; `\Unpp\I  
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。 s8gU7pT49  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 53OJ-m%a  
V'gw\mcb  
template < typename Tp > pchBvly+0  
class constant_t 6][1 <}8  
  { 8im@4A+n`  
  const Tp t; /VTM 9)u  
public : y 'M#z_.z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} B]iP't \~  
template < typename T >  0E/:|k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _|{aC1Y!V  
  { !?FK We  
  return t; 1s7^uA$}6  
} 2k -+^}r  
} ; C!x/ ^gw  
E^Gg '1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?.bnIwQe  
下面就可以修改holder的operator=了 HgRwi It  
gn1(4 o  
template < typename T > kCP$I732  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const GA3sRFZdQ  
  { =U-r*sGLN  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _}Ps(_5D  
} UWXm?v2j  
7"v$- Wy  
同时也要修改assignment的operator() -w 6 "?  
yJ2B3i@T 4  
template < typename T2 > 4&X*pL2;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } g /+oZU  
现在代码看起来就很一致了。 4dh+  
Ca>&  
六. 问题2:链式操作 )NW6?Pu"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]<w:V`(  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 5\4g>5PD  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 =hH.zrI6e  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 5z/Er".P  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )mN9(Ob!  
2XSHZ|;  
template < typename T > e$/B_o7(  
struct result_1  u\e\'\  
  { XSRdqU>Aun  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2%UBw SiqR  
} ; i u]&;  
/ !xF?OmVd  
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: 6vy7l(%  
 z01>'  
template < typename T > x5si70BKC/  
struct   ref tbDoP Y  
  { E+xuWdp.*  
typedef T & reference; m6n!rRQ^U  
} ; K\.5h4k  
template < typename T > $p* p  
struct   ref < T &> 3`V1XE.;  
  { O/Y)&VG7  
typedef T & reference; (M-ZQ -  
} ; z4U9n'{  
%}Q&1P=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {U11^w1"3  
C?Zw6M+  
template < typename T > Jobiq]|>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const U]4pA#*{|  
  { yfNX7  
  return l(t) = r(t); l:(Rb-Wy  
} iZ,YxN<R  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 6tjcAsV  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :os z  
j . A6S`  
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 p9ZXbAJ{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7S^""*Q^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !fkep=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 dj9 ?t  
最后的布局是: FH5ql~  
                Add .m4;^S2cO  
              /   \ [w \?j,  
            Divide   5 3K0tC=  
            /   \ `iShJz96  
          _1     3 JC;^--0(z  
似乎一切都解决了?不。 H:{7X1bV  
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。 Xh+ia#K  
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。 hZ\+FOx;  
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: 8nNsrat  
C 'mL&  
template < typename Right > Hgc=M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Uu p(6`7  
Right & rt) const SS.jL)  
  { $ItF])Bj5N  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gQWd&)'muf  
} D%/8{b:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6vzk\n  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 \>/M .2  
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。 HRa@  
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。 rp34?/Nz  
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。 xycH~ ?  
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? Z+:D)L  
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: [Gr*,nVvB  
kMxazx1  
template < class Action > tJI,r_  
class picker : public Action _O:WG&a6  
  { F1azZ (  
public : o@E/r.uK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -7-['fX  
  // all the operator overloaded SpTdj^]4>  
} ; p#d+>7  
kUHE\L.Y]  
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。 /FY2vDfU6  
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: KU&G;ni2  
!cEG}(|h  
template < typename Right > D vkxI<Xa  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const TQ :/RT  
  { d4^`}6@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !E\[SjY@J  
} b%(6EiUA  
Zy"=y+e!E;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;."<m   
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。 WT3gNNx|  
),^eA  
template < typename T >   struct picker_maker 6iezLG 5  
  { ;-mdi/*g  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1'w:`/_  
} ; !|wzf+V  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > eOl KbJU  
  { |?m` xO  
typedef picker < T > result; tOdT[&  
} ; /ONV5IkPy  
> 6CV4 L  
下面总的结构就有了: !3&kQpF  
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。 8|1^|B(l  
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。 8s}J!/2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 zi]%Zp  
至此链式操作完美实现。 jh ez  
=ZYThfAEw  
N"5fmY<  
七. 问题3 P<dy3 ;  
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。 VkmRh,T  
D@Da0  
template < typename T1, typename T2 > 8pZ< 9t'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t@zdm y  
  { KlxN~/gyik  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "`tXA  
} eBW=^B"y+  
Jcf"#u-Q/  
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: P8yIegPY  
X~T/qFS   
template < typename T1, typename T2 > aC=['a>)  
struct result_2 ~Vh=5J~  
  { my\&hCE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %FkLQ+v/<  
} ; Xh3;   
q ojXrSb"y  
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? w; TkkDH  
这个差事就留给了holder自己。 6o&ZIYJ9k  
    oh8L`=>&a  
dJ3IUe  
template < int Order > {[G`Z9]z&-  
class holder; $K}. +`vVO  
template <> vn').\,P2O  
class holder < 1 > %n?vJ#aX%  
  { wGKo.lt   
public : +=@^i'  
template < typename T > 'A{h iY  
  struct result_1 R'K/t|MC  
  { >=,ua u7  
  typedef T & result; F#r#}.B='U  
} ; I`B'1"{  
template < typename T1, typename T2 > iDb;_?  
  struct result_2 eb:A1f4L  
  { <>&=n+i  
  typedef T1 & result; {eZ{]  
} ; L&2u[ml  
template < typename T > fjz) Gp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7ET jn)%bs  
  { GuQRn  
  return (T & )r; AHh#Fx+K  
} a' FN 3  
template < typename T1, typename T2 > Z| 6{T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,{}#8r`+*  
  { &_-](w`  
  return (T1 & )r1; LK7Xw3  
} , |E$'  
} ; HxwlYx,4  
$xW **&  
template <> V^fV7hw<  
class holder < 2 > :- +4:S  
  { S'i;xL>  
public : 2Oc$+St~8  
template < typename T > {ISE'GJj  
  struct result_1 I<\ '%  
  { zQ)+/e(8  
  typedef T & result; 70gg4BS  
} ; oVO.@M#  
template < typename T1, typename T2 > D,;\F,p  
  struct result_2 Iin#Wd-/  
  { b{[*N  
  typedef T2 & result; 4SVW/Zl.?  
} ; Di(9]: +  
template < typename T > QJ X/7RA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Cnh|D^{s  
  { ,Qc.;4s-  
  return (T & )r; 7XAvd-  
} IM( u<c$  
template < typename T1, typename T2 > !c(QSf502  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RIy\u >  
  { yXfMzG  
  return (T2 & )r2; %vqT#+x  
} hl/itSl$  
} ; 3(_!`0#F%  
';YgG<u  
POd/+e9d  
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> >。 Ob@Hng% v  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: nB@UKX  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: @z,*K_AKr  
KFhG(   
return l(i, j) = r(i, j); wyQb5n2`;~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) V'wi^gq  
K&`Awv  
  return ( int & )i; ohZx03  
  return ( int & )j; x7ATI[b[  
最后执行i = j; NPU^) B  
可见,参数被正确的选择了。 S7sb7c'4 k  
\9m*(_Qf  
?Myh 7  
O.\h'3C  
@)0 Y~A )  
八. 中期总结 uH{'gd,q8  
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: 5w3Fqu>39?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 78Y@OL_$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 h8v>zNf'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor rG6\ ynBX%  
X0i3_RVa  
h}Ygb-uZ  
mnQ'X-q3iO  
4F#%f#"  
R } %8s*  
九. 简化 8F6h#%9  
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。 ^#SBpLw  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &=w|vB)(p  
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: z^`]7i  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 r_o<SH  
  +-*/&|^等 f_<Y\  
2. 返回引用。 |rPAC![=  
  =,各种复合赋值等 `BT^a =5  
3. 返回固定类型。  )U98  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) aqL<v94wX  
4. 原样返回。 YKx 1NC  
  operator, Jt=>-Spj  
5. 返回解引用的类型。 g9V.13k  
  operator*(单目) 5' \)`  
6. 返回地址。 Y3o Mh,  
  operator&(单目) i?>Hr|  
7. 下表访问返回类型。 lX;mhJj!  
  operator[] MUwVG>b8J~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 AzjMv6N   
  operator<<和operator>> h}6_ybmZ  
tgN92Q.i6T  
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。 #5{sglC"|F  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: > V%Q O>C  
H@W0gK(cS;  
template < typename Left > |5ONFd e"0  
struct value_return  P\(30  
  { otq,R6 ^  
template < typename T > l9Pu&M?5  
  struct result_1 $9H[3OZPVv  
  { jT^!J+?6K+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0xP:9rm  
} ; {hd-w4"115  
OmNn,PCl8  
template < typename T1, typename T2 > -Enbcz(B  
  struct result_2 I~RcOiL)  
  { Phlk1*1n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \(u@F<s-  
} ; WOb8 "*OM  
} ; # #>a&,  
ptR  
2PBepgQyPU  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2f{kBD  
AU`OESSI  
下面我们来剥离functor中的operator() 7A0dl}:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: O5MDGg   
B9W/bJ6%  
return l(t) op r(t) ITvHD-,\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -tP.S1D  
return op l(t) |[WL2<  
return op l(t1, t2) Q X):T#^V  
return l(t) op ?!m m a\W  
return l(t1, t2) op /Sj_y*x1e  
return l(t)[r(t)] ;Jo*|pju  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] qw0~ *0}  
fLM.k CD?u  
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: cG(0q[  
单目: return f(l(t), r(t)); |_I[1%&`N  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |Gc&1*$  
双目: return f(l(t)); npj5U/  
return f(l(t1, t2)); D pNX66O  
下面就是f的实现,以operator/为例 O3xz|&xY&  
m)k-uWc$C  
struct meta_divide I}%mfojC  
  { }K;iJ~kD1  
template < typename T1, typename T2 > -x?Hj/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) D(@SnI+  
  { kA,4$ 2_o  
  return t1 / t2; JP%RTGu  
} jrcc  
} ; Rk{$S"8S_  
T>5wQYh$'  
这个工作可以让宏来做: `skH-lk,  
%IU4\ZY>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5~yQ>h  
template < typename T1, typename T2 > \ d'q&Lq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `\e'K56W6  
以后可以直接用 4w9F+*-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Gl"wEL*  
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 QpJ IDM/  
(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。。。) ec1Fg0Fa  
8E-Ip>{>  
2;}xN!8  
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 &m4f1ZO*  
l]>!`'sJL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |is 9  
class unary_op : public Rettype Crg#6k1~EN  
  { ~=Fk/  
    Left l; QU%N*bFW%P  
public : Ks51:M  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #'KY`&Tw&  
Tz2x9b\82  
template < typename T > > XZg@?Iw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^@Y9!G=  
      { 8z0Hx  
      return FuncType::execute(l(t)); /t5g"n3  
    } 9?!u2 o  
F*. /D~K  
    template < typename T1, typename T2 > \CDAFu#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 13\Sh  
      { a YR\<02  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9M nem*  
    } CP@o,v-  
} ; b sMC#xT  
eoC<a"bJ>  
qb9}&'@:  
同样还可以申明一个binary_op U#iT<#!l2  
VrudR#q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E4hq}  
class binary_op : public Rettype qjzZ}  
  { nHE+p\  
    Left l; "LXXs0  
Right r; dZ-Ny_@&  
public : ~V!EtZG$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L#[HnsLp_  
Od*v5qT;$  
template < typename T > HoMQt3C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?3n=m%W,J*  
      { qPp]K?.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2,+@# q  
    } rdFs?hO  
Hc>([?P%t  
    template < typename T1, typename T2 > 8R&z3k;!t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XpOCQyFnM  
      { ~;TV74~rr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); E8+8{ #f;  
    } vsjM3=  
} ; gp%tMT I1  
Bk@bN~B4  
|%n|[LP'  
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 3SmqXPOw  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7Zhli Y1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |_!PD$i-  
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。 {6ajsy5=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9'D8[p%  
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。。。 KX]-ll  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 zj%cd;  
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) 9]"\"ka3>  
下面是修改过的unary_op bx1G CD  
pVdhj^n  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > kWI]fZ_n  
class unary_op {|G&W^`  
  { )x y9X0  
Left l; ><MGZ?-N  
  "pR $cS  
public : <<i=+ed8eP  
N45 s'rF  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} OX'/?B((  
qdKh6{  
template < typename T > 7&#'c8]/qh  
  struct result_1 Ty)gPh6O  
  { no eb f  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :/ ~):tM  
} ; v\J!yz  
=#7s+d-  
template < typename T1, typename T2 > C,V|TF.i2  
  struct result_2 )tJL@Qo  
  { 77)OW $G  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3xc:Y> *`  
} ; 0^-z?Kb<}  
mm3zQ!2j.  
template < typename T1, typename T2 > =9#i<te  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T]5U_AI@  
  { O<gP)ZW~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); FA5k45w L  
} T9aTEsA[U  
'&rw=.cU  
template < typename T > "-G.V#zI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [R roHXdk+  
  { h}Fu"zK  
  return OpClass::execute(lt(t)); Yk(NZ3O  
} z1z =P%WK  
jJiCF,m  
} ; g`y/ _  
b#bO=T$e-  
89 _&X[X  
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 #MmmwPB_  
好啦,现在才真正完美了。 J$o[$G_Z  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1',+&2)oj  
{'cs![U  
template < typename Right > FZ;Y vdX6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const uOy\{5s8  
  { }s8*QfK>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g;| n8]  
} N9~'P-V  
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。 {FrHm  
 ."$=  
BN bb&]  
UFSEobhg&5  
O :5ldI  
十. bind 3?-V>-[G_  
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。 LWp?U!N  
先来分析一下一段例子 LGdf_M-f  
0~LnnD N  
hfVzzVX:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} CJ37:w{%*Y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 iX&Z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2b vYF ;<r  
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。 6PVlZ  
我们来写个简单的。 5k!(#@a_T  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4kN:=g  
对于函数对象类的版本: D(W7O>5vQ2  
dW] Ej"W  
template < typename Func > M $E8:  
struct functor_trait `0/gs  
  { c;A ew!  
typedef typename Func::result_type result_type; O;.d4pO(tC  
} ; I+-Rs2wb  
对于无参数函数的版本: IrVM|8vT3  
vwSX$OZ  
template < typename Ret > Fp* &os  
struct functor_trait < Ret ( * )() > lSKv*  
  { QQ2OZy> W  
typedef Ret result_type; #EwRb<'Em  
} ; @idp8J [td  
对于单参数函数的版本: 6r ?cpJV{  
U7f#Z  
template < typename Ret, typename V1 > 60SenHKles  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?N9adL &b  
  { l7FZ;%&  
typedef Ret result_type; M zA  
} ; {;wK,dU  
对于双参数函数的版本: Sxx.>gP"61  
\p_8YC  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,& {5,=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4%Wn}@  
  { h_}BmJh_  
typedef Ret result_type; ?7uStqa  
} ; YV>VA<c  
等等。。。 ce-m)o/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy IT{.^rP  
iKCTYXN1(  
template < typename Func > .,(uoK{  
struct func_return S -mzxj  
  { %[31ZFYB  
template < typename T > E,nYtn|B  
  struct result_1 d%"@#bB  
  { {yl/T:Bh&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `~s,W.Eu4  
} ; _<&K]e@dp  
7xa@wa?!L  
template < typename T1, typename T2 > >H]|A<9u(  
  struct result_2 g#bfY=C  
  { 5<>R dLo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b&_u O  
} ; Hr64M0V3B  
} ; HhT8YH  
0V>N#P]  
ztt%l #  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 k}owEBsn}  
uR[PKLh  
template < typename Func, typename aPicker > I'wk/  
class binder_1 d}A2I  
  { vo^9qSX f  
Func fn; "Ezr-4  
aPicker pk; Ny&Fjzl  
public : %.Q2r ?j  
sfBjA  
template < typename T > t.i9!'Y ]  
  struct result_1 [n@!=T  
  { |<o>$;mZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8;dbU*  
} ; \/e*quxx  
I@3c QxI  
template < typename T1, typename T2 > mk3e^,[A  
  struct result_2 !n?*vN=S  
  { 77[;J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .]d tRH<  
} ; y{},{~FA"  
PX>\j&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @):NNbtA  
Bo\dt@0;  
template < typename T > oKqFZ,m[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `EW_pwZPA  
  { {83He@  
  return fn(pk(t)); 1*Fvx-U'  
} QR-R5XNT[  
template < typename T1, typename T2 > s%?p%2&RA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jnLo[Cf,H8  
  { Bjrv;)XH  
  return fn(pk(t1, t2)); lPSDY&`P  
} i(qYyO'  
} ; C%7,#}[U/  
9/qS*Zdh)  
%}AY0fg?T  
一目了然不是么? V<R+A*gY:  
最后实现bind ~{tZ;YZ  
>Ki]8 &  
>rX R;4%  
template < typename Func, typename aPicker > SbNUX  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6}FDLBA  
  { g(F*Y> hk  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;w&yGm  
} .mU.eLM  
NGeeD?2~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 rH_:7#.E  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 uEO2,1+  
8t 35j   
十一. phoenix GP k Cgb(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: h[)aRo  
4 ~|TKd{  
for_each(v.begin(), v.end(), ? F), 4Q  
( L5P}%1 _  
do_ w0`L)f5v  
[ Pw0KQUs  
  cout << _1 <<   " , " h+d;`7Z>  
] g.sV$.T2K  
.while_( -- _1), ^XB8A=xi  
cout << var( " \n " ) Zkep7L   
) ] ,aAzjZ  
); x!Y@31!Dy  
@ tp7tB ;  
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: 8`?j*FV7kq  
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 &1C9K>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7CN[Z9Y^}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Yt<PKs#E  
Y>m=cqR  
0mi[|~x=  
template < typename Cond, typename Actor > lTd2~_  
class do_while JF\viMfR  
  { 7%FZXsD  
Cond cd; s5 'nWMo  
Actor act; 5WN Z7cO  
public : ^"#rDP"v  
template < typename T > :NyEd<'  
  struct result_1 YD.^\E4o  
  { :|mkI#P.  
  typedef int result_type; ~F6gF7]z  
} ; 4gNRln-  
tLXw&hFk`g  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 4'=N{.TtO  
\uPTk)oaB  
template < typename T > `*!>79_2C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EQhV}9  
  { ,DO mh<b  
  do P&^7wud-sb  
    { e[dRHl  
  act(t); d iLl>z  
  } lH>XIEj  
  while (cd(t)); twS3J)UH  
  return   0 ; 1}M.}G2u/  
} meD (ja  
} ; `v{X@x  
=eLb"7C#0  
OYy !4Fp  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 'U0I.x(  
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。 3 pH` ]m2  
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。 {xoo9jq-  
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。 Xkm2C)  
下面就是产生这个functor的类: -d)n0)9  
!QspmCo+  
dkp[?f)x  
template < typename Actor > -{%''(G  
class do_while_actor yE9.]j  
  { /~5YTe( F  
Actor act; Y"%o\DS*  
public : \ \}/2#1=c  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} k|C8sSH  
5z>\'a1U  
template < typename Cond > R u-rp^a  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jdf@lb=5l  
} ; Z!eq/  
w8ld* z  
=Q/>g6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 I*2rS_i[T  
最后,是那个do_ #L$ I %L"  
,e_#   
2:F  
class do_while_invoker ]w_)Spo.  
  { =lD]sk  
public : Rw 8o]  
template < typename Actor > ZHasDZ8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +eXfT*=u5  
  { 0Wm-` ZA  
  return do_while_actor < Actor > (act); S$WM&9U   
} gXJ^o;R>M  
} do_; *b_54X%3  
jy2nn:1#^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? H12@12v  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7#3)&"j  
最后来说说怎么处理break和continue D:EF@il  
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。 V~Lq, oth  
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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