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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda f4y;K>u7p  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !vp!\Zj7o  
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, >N1]h'q>  
~dr1Qi#j?  
GfPz^F=ie.  
N4DDH^h  
  class filler zjh9ZLu[  
  { L[r0UXYLV  
public : 7b%Cl   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} K2 K6  
} ; 4_0/]:~5  
Ns= b&Uyc  
[ .uaO  
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: ZBq*<VtV  
M`fXH 3D  
/lQ0`^yB  
iT9Ex9RL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); (Tb0PzA  
|ylTy B  
B(Q.a&w45t  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {u6fa>R&$  
6|qvo+%  
 `e=n( D  
`'.x*MNF  
二. 战前分析 gH55c aF<  
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。 CWsv#XOg]  
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 7kpW 1tjY  
FS+^r\)  
SWd[iD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @M?EgVmW  
  /* --------------------------------------------- */ u0hbM9U>  
vector < int *> vp( 10 ); z n8ig/C  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); NG!Q< !Y  
/* --------------------------------------------- */ OmbKx&>YGz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "$cT*}br  
/* --------------------------------------------- */ 24/~gft  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6="&K_Q7  
  /* --------------------------------------------- */ b<78K5'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); gO!h<1!  
/* --------------------------------------------- */ je3n'^m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <7] Y\{+  
ioCkPj  
R+hS;F nh%  
q$'&RG  
看了之后,我们可以思考一些问题: (jFE{M$-  
1._1, _2是什么? lj*913aFh  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Z9~Wlt'?  
2._1 = 1是在做什么? [F{a-i-  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 z9O/MHT[w  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 |Z|xM  
8%f! X51  
O t<%gj;^  
三. 动工 0)a?W,+O  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !Y(qpC:$  
;]x5;b9`  
6YGr"Kj &  
gF5EtdN?|  
template < typename T > V46[whL%r  
class assignment &7u Ra1/R  
  { EZRZ)h  
T value; "FvlZRfXj  
public : BF|FW  
assignment( const T & v) : value(v) {} OBQ!0NM_b  
template < typename T2 > >*xzSd? \  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;FflEL<7Y  
} ; t3JPxg]0k'  
m48Y1'4  
*tPY  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 y'/9KrV T  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment CoXL;\  
L%Q *\d  
08jQq#  
G_4P)G3H  
  class holder l #z`4<  
  { =@XR$Uud6  
public : 5D*V%v  
template < typename T > EQO7:vb  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *3($s_r>  
  { 1M+!cX  
  return assignment < T > (t); (1]@ fCd +  
} @Qozud\?  
} ; C,u.!g;lm  
C YKGf1;If  
ur7a%NH  
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: *OcptmY<  
(5;xs  
  static holder _1; .e#j#tQp  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?7a[| -  
ovFfTP<3V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `Db}q^mQ  
而不用手动写一个函数对象。 zZiVBUmE<  
JdEb_c3S  
_'a4I;  
TY?io@  
四. 问题分析 Ve) :I  
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。 (@ sKE  
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\9*B##  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3l[hkRFu`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 IxR:a(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 LnX^*;P5t  
-;z\BW5 y  
五. 问题1:一致性 q)zvePO#  
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?| &>+Z$ZD  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 C( ;7*]  
3i~{x[Jc  
struct holder q[K)bg{HB  
  { M - TK  
  // =&GV\ju  
  template < typename T > !/j|\_O  
T &   operator ()( const T & r) const -E"o)1Pj6C  
  { c[q3O**  
  return (T & )r; WLH2B1_):  
} R8*4E0\br  
} ; XW:(FzF  
0g4cyK~n]  
这样的话assignment也必须相应改动: W>Kn *Dy8~  
(qdk &  
template < typename Left, typename Right > VZR6oia  
class assignment :+$_(* Z  
  { >=Veu; A  
Left l; i.&16AY  
Right r; OYy8u{@U:  
public : 9,+LNZ'k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m%puD 9  
template < typename T2 > 6m&I_icM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } J( 60eTwQ  
} ; VF.S)='>Eu  
m e" <+6  
同时,holder的operator=也需要改动: {S!~pn&^Y  
T^t`H p  
template < typename T > NunT2JP.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const u c8>B&B%  
  { Uz_{jAhW]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ><HXd+- sd  
} b-XBs7OAx  
FliN@RNo  
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。 "`zw(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |kD?^Nx  
T^W8_rm *3  
return l(rhs) = r; S1JB]\  
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。 UPsh Y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :T2K\@  
\)hmg  
template < typename Tp > e2v,#3Q\  
class constant_t 8~7EWl  
  { X.Kxio $o  
  const Tp t; w*0T"hK  
public : U*t `hn-xs  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f,*e?9@;s  
template < typename T > y|ZJ-[qg  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;Lx5r=<Hx  
  { 89l}6p/L  
  return t; APy a&TG  
} )erPp@  
} ; DpAuI w7|  
5k@ k  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 F7d f  
下面就可以修改holder的operator=了 3[$VW+YV  
.KV?;{~q@  
template < typename T > k<y$[xV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?*g]27f11  
  { 2C>PxA6l  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }v{F9dv  
} "[G P)nC  
~ lS3+H  
同时也要修改assignment的operator() M II]sF  
zKZ6Qjd8!  
template < typename T2 > 8u4]@tJH  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8G=4{,(A  
现在代码看起来就很一致了。 LQ._?35r  
);C !:?  
六. 问题2:链式操作 b^ZrevM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ax$0J|}7  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 cuHs`{u@P  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ) Ez=#dIq  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 zuOIos  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %u#pl=k}  
&c'unKH  
template < typename T > -$*YN{D+  
struct result_1 }x+{=%~N  
  { &Jj ?C  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &p*N8S8  
} ; MTQdyTDHl  
sfH|sp  
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: 0&Qn7L  
8d]= +n !  
template < typename T > SU:Cm: $  
struct   ref .w`8_v&Y  
  { J{91 t |  
typedef T & reference; 2>mDT  
} ; = hpX2/]  
template < typename T > +`ZcYLg)#  
struct   ref < T &> xH0Bk<`V:  
  { M@.1P<:h  
typedef T & reference; 5D'8 l@7  
} ; A ="h}9ok  
JprZ6 >  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: n '&WIf3  
$0WAhq  
template < typename T > s%Z3Zj(,8(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const mZORV3bN  
  { ,ihTEw,t(  
  return l(t) = r(t); a/_ `1  
} 3Z`oI#-x  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 4Hu.o7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  zE{.oi  
c=7L)w:I  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 yjr!8L:m  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _3`{wzMA  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 b2z~C{l  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ";Lpf]<  
最后的布局是: he/FtkU  
                Add Eh JYdO[e  
              /   \ YoXXelO&  
            Divide   5 0 {w?u%'  
            /   \  B} :[~R'  
          _1     3 \!-X&ws  
似乎一切都解决了?不。 k38Ds_sW6d  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 o rEo$e<  
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。 Yx,  
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: S\Q/ "Y  
g5H+2lSC  
template < typename Right > e+S%` Sg  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const jA6:-Gz  
Right & rt) const a7ZPV1k  
  { kfn5y#6NZ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k;"=y )@o  
} h:l\kr|9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2;A].5>l  
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。 W"$'$ h  
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。 G|.>p<q   
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。 <pz;G}  
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。 7Rq;V=2YV  
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? ,Xao{o(  
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: CfAX,f"ZP  
bd9]'  
template < class Action > ,1od]]>(O  
class picker : public Action /mvuSNk  
  { D\>CEBt  
public : S&9{kt|BI  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6kHAoERp  
  // all the operator overloaded s fazrz`h  
} ; #;H+Kb5O  
.0nL; o  
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。 R}BHRmSQ  
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: 'AHI;Z~Gk  
TR]~r2z  
template < typename Right > 'Exj|Y&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const u=A&n6Q[Vo  
  { Hw_(Af?C  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >lRX+?  
} Q4C28-#  
) =sm{R%T  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {3'z}q  
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。 7\eN 8+  
?~;G)5  
template < typename T >   struct picker_maker 10{ZW@!7  
  { kpcIU7|e  
typedef picker < constant_t < T >   > result; GKSfr8US4  
} ; 8 yQjB-,#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > YX,y7Uhn  
  { crUt8L-B4  
typedef picker < T > result; J6Cw1Pi  
} ; lQY?!oj&q  
: >4{m)  
下面总的结构就有了: byoDGUv  
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。 [P407Sa"  
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。 6I"Q9(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8v_HIx0xu  
至此链式操作完美实现。 \_qiUvPf\  
0 @~[SXR  
* 3WK`9q  
七. 问题3 YeK PoW  
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。 nxw]B"Eg  
Z25^+)uf*U  
template < typename T1, typename T2 > pS;jrq I#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1 f).J  
  { Q&rpW:^v  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `XS6t)!ik  
} UJ<eF/KSmG  
G ,An8GR%&  
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:  k/ls!e?  
W/OZ}ky}^  
template < typename T1, typename T2 > ](vOH#E  
struct result_2 QD-#sU]  
  { ({87311%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; weYP^>gH'  
} ; ?>LsIPa  
d#T~xGqz  
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? KpA iKe  
这个差事就留给了holder自己。 I MpEp}7  
    QG$LbuZ`  
Tn8Z2iC  
template < int Order > dUyit-  
class holder; q ;1]M[&  
template <> y".uu+hL`  
class holder < 1 > l 2y_Nz-;  
  { zVFz}kJa  
public : Ol"*(ea-TX  
template < typename T > ppP7jiGo  
  struct result_1 Tl6%z9rY@  
  { FhVi|V a  
  typedef T & result; wK!4:]rhG  
} ; 18jI6$DY  
template < typename T1, typename T2 > 7;ZSeQ yC  
  struct result_2 +pURF&Pr  
  { 3@f@4t@5V  
  typedef T1 & result; Yh\ } i  
} ; 0.Pd,L(  
template < typename T > g-q~0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iqW T<WY  
  { wM8Gz.9,  
  return (T & )r; UJ3l8 %/`k  
} O'a Srjl  
template < typename T1, typename T2 > .gh3"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L}7c{6!F7  
  { N&n2\Y  
  return (T1 & )r1; /~Zxx}<;  
} hosw :%  
} ; ?aR)dQ  
t:X\`.W  
template <> ]{;=<t6  
class holder < 2 > nSdta'6  
  { x>THyY[sq  
public : SRuNt3wW6  
template < typename T >  BR;f!  
  struct result_1 OsAH!e  
  { 1A^~gYr  
  typedef T & result; |}P4Gr}6  
} ; $$_aHkI j  
template < typename T1, typename T2 > z'GYU=  
  struct result_2 xj~5/)XX|X  
  { H48`z'o  
  typedef T2 & result; :f<3`x'  
} ; l( /yaZ`  
template < typename T > 1$vsw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q{F*%X  
  { \q(DlqTqs  
  return (T & )r; H}5zKv.T  
} k\rzvo=U  
template < typename T1, typename T2 > \W Kly  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y).5(t7zaR  
  { !c,=%4Pb  
  return (T2 & )r2; z'OY6  
} 2YI#J.6]H  
} ; r*CI6yP  
AdMA|!|:hc  
\} [{q  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 sJu^deX  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ad!= *n  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Yz4)Q1  
6Tjj++b(*  
return l(i, j) = r(i, j); t4>%<'>e  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) A82Bn|J  
OW!cydA-  
  return ( int & )i; X+2aP'D  
  return ( int & )j; -? {bCq  
最后执行i = j; "e4;xU-  
可见,参数被正确的选择了。 Ln-/ 9'^  
_EMq"\ND  
Hg$t,\j  
l,5<g-r V  
p!5= 1$  
八. 中期总结 aD)XxXwozm  
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: k=">2!O/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $=?1>zvF  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 T*YbmI]4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4pNIsjl}  
=xz Dpn>f  
wc@X:${  
!}%,rtI  
~a@O1MB  
|Yq0zc!  
九. 简化 )c~1s  
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。 /'vCO |?L  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 xe ng`!  
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: F-K=Ot j  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7g@P$e]  
  +-*/&|^等 g+shz{3zvz  
2. 返回引用。 V^Gz7`^  
  =,各种复合赋值等 Np$peT[  
3. 返回固定类型。 |KSd@   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) o&M2POI~q  
4. 原样返回。 MLD-uI10{  
  operator,  cTpmklq  
5. 返回解引用的类型。 Bqo8G->  
  operator*(单目) !=%E&e]  
6. 返回地址。 |M&i#g<A;  
  operator&(单目) [Y@?l]&  
7. 下表访问返回类型。 :0K[fBa  
  operator[] +)8,$1[p|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8Q $fXB  
  operator<<和operator>> A4!IbJD,0  
&n:3n  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 )Rhy^<xH  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~~J xw ]  
BLc&q)  
template < typename Left > Twscc"mK  
struct value_return G)qNu}  
  { z=ItKoM*<  
template < typename T > InI^,&<  
  struct result_1 9OIX5$,S;  
  { :^ 9sy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3&*_5<t\X  
} ; HK~uu5j  
["FC   
template < typename T1, typename T2 > Q_p!;3  
  struct result_2 ]-  
  { j@OGl&'^-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; jVh I`F{n  
} ; :]?y,e%xu,  
} ; vN=bd7^?=  
;Od;q]G7L  
?QzA;8H  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \U^0E> d  
1$cX` D`  
下面我们来剥离functor中的operator() "wk~[>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3hzI6otKS  
uFd.2,XNP  
return l(t) op r(t) ^:JZ.r  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $@8$_g|Wz  
return op l(t) 5o2W[<%v  
return op l(t1, t2) g[P.lpi{U  
return l(t) op -C9 _gZ  
return l(t1, t2) op YuO-a$BP  
return l(t)[r(t)] =M]f7lJ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] J{98x zb  
KH4 5A'o  
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: /mELnJ^  
单目: return f(l(t), r(t)); !ueyVE$1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); kYxb@Zn=|  
双目: return f(l(t)); }*+?1kv  
return f(l(t1, t2)); 'B;aXy/JC  
下面就是f的实现,以operator/为例 *W()|-[V3  
!P*1^8b`f  
struct meta_divide #q2 cVN1  
  { qMD!No  
template < typename T1, typename T2 > _sU|<1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) R(dVE\u  
  { 2t h\%  
  return t1 / t2; A?{ X5` y  
} wRwTN"Yg  
} ; E}U[VtaC  
~.4-\M6[  
这个工作可以让宏来做: a9rn[n1Q  
klC;fm2C  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :[#g_*G@p  
template < typename T1, typename T2 > \ *%JncK '  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; cP[3p :  
以后可以直接用 qTK\'trgx]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 57/9i> @  
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 g?V>+oMx  
(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。。。) ,#G>&  
FYIzMp.4  
x\ieWF1  
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 %-? :'F!1  
(P;z* "q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Tjo K]]  
class unary_op : public Rettype G #.(% ,  
  {  j{,3!  
    Left l; V|.3Z\(  
public : X#9}|rT56  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4^1B'>I  
JZ6{W  
template < typename T > zNT~-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j?Ki<MD1  
      { X+;F5b9z  
      return FuncType::execute(l(t)); 'LZF^m _<<  
    }  j I  
{~DYf*RZ  
    template < typename T1, typename T2 > $Xf1|!W%a%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =PXQ X(_  
      { .uzg2Kd_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Vx_ lI #3  
    } }J}a;P4  
} ; 8%s ^>.rG  
K @3 yS8F  
ZN!OM)@:!  
同样还可以申明一个binary_op mIVnc`3s  
bX#IE[Yp}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :A35 ?9E?  
class binary_op : public Rettype y3T- ^  
  { ;=X6pK  
    Left l; m7X&"0X  
Right r; *OU>s;"$  
public : 0wZ_;FN*-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,]@K6  
$,ev <4I&  
template < typename T > NVx`'Il8 "  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .J' 8d"+  
      { GF5WR e(E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^.Cfa  
    } Bb[%?~ E!  
f!;i$Oif  
    template < typename T1, typename T2 > YK*2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fLK*rK^{"  
      { 2V(ye9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7"F w8;k  
    } {= Dtajz  
} ; MfUG@  
v 1Yf:c  
y XZZ)i_  
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 !cnunLc`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \7Hzj0hSi  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \FN"0P(G  
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。 :$d3}TjsA+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! k$kq|  
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。。。 b)@%gS\F  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 f XxdOn.  
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) y [e $  
下面是修改过的unary_op fI} Z`*  
P\;lH"9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $wU.GM$t~  
class unary_op I1U{t  
  { P(G$@},W  
Left l; 3:jKuOX  
  N;tUrdgQ  
public : )hj77~{ +  
{55{ YDqx  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @& #df  
CF9a~^+%  
template < typename T > T[>h6d  
  struct result_1 qC?J`   
  { u7G@VZ Ux5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4XK*sR0-`  
} ;  Z_F:H@-&  
,eOOV@3C  
template < typename T1, typename T2 > :gDIGBK,  
  struct result_2 r<V]MwO=  
  { EU]{S=T  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Rct|"k_"Ys  
} ; &0SGAJlec  
'#$% f  
template < typename T1, typename T2 > W?~G_4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0!veLXeK!  
  { EHkb{Q8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4>>{}c!nf  
} *c7kB}/  
} IFZ$Y  
template < typename T > >8Zz<S&z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }$#e&&)n  
  { J}EQ_FC"$  
  return OpClass::execute(lt(t)); -"u}lCz>  
} A?|KA<&m#u  
^ $Q',  
} ; "5Oog<  
]Rohf WHX  
]Gow  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug yw"FI!M  
好啦,现在才真正完美了。 >4}+\ Q`S  
现在在picker里面就可以这么添加了: FMhwk"4L  
K6~N{:.s  
template < typename Right > ^~-i>gTD  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const kU_bLC?>D  
  { SEXeK2v  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ir qlU  
} H)t YxW  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 \6)l(b;  
#!rng]p  
GBu&2}  
\hQ[5>  
f3lFpS  
十. bind +`kfcA#pi  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ':!w%& \  
先来分析一下一段例子 ,Bp\ i  
!cE>L~cza  
[0yKd?e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [|d:QFx  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 v~q2D"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]p(+m_F  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 1d7oR`qr  
我们来写个简单的。 *PMvA1eN=#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Vi23pDZ5  
对于函数对象类的版本: jU)r~QhN  
p&B98c  
template < typename Func > hdW",Bf'  
struct functor_trait dc5w_98o  
  { @}!1Uk3ud  
typedef typename Func::result_type result_type; ,IA0n79  
} ; &fdH HN  
对于无参数函数的版本: yX$I<L<Suz  
?}m/Q"!1  
template < typename Ret > cn v4!c0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > bsC~ 2S\o  
  { 49nZWv48"_  
typedef Ret result_type; %h g=@7,|  
} ; enj Ti5X  
对于单参数函数的版本: \o?zL7  
@R9zLL6#7  
template < typename Ret, typename V1 > Um)0jT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -6;0 x  
  { C#emmg!a\  
typedef Ret result_type; M]!R}<]{  
} ; Z%D*2wm4  
对于双参数函数的版本: ElZ'/l*\  
S+R<wv ,6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "V&2 g?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > lzBy;i  
  { 'v* =}k  
typedef Ret result_type; pNcNU[c  
} ; -?!|W-}@G=  
等等。。。 n }7DL8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy U;D!m+.HK  
_K )B  
template < typename Func > xoTS?7  
struct func_return Z_QSVH68A  
  { qo}-m7  
template < typename T > }e6Ta_Z~  
  struct result_1 ME[Wg\  
  { xQ>c.}J/i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j?i Ur2  
} ; MX|CL{H  
5`{+y]  
template < typename T1, typename T2 > Cc0`Ylx~(  
  struct result_2 <^U B@'lCm  
  { TYw0#ZXo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;DL|%-%;$r  
} ; /R^HRzTO  
} ; ') 5W  
7I/Sfmqy"O  
Z@nM\/vLA  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 tv+q~TFB=Z  
fPiq  
template < typename Func, typename aPicker > /"- k ;jz  
class binder_1 U> (5J,G  
  { Hig=PG5I  
Func fn; xB68RQe)  
aPicker pk; Xj&{M[k<  
public : z tHGY  
`=^29LC#  
template < typename T > G&0&*mp  
  struct result_1 k)'hNk"x  
  { zG[fPD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {DI_i +2  
} ; ^8o'\V"m^  
 / >Wh  
template < typename T1, typename T2 > "monuErg&  
  struct result_2 nR6~oB{-  
  {  &{7n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v>c[wg9P  
} ; CJJ 1aM  
G`R Ed-Z[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .hg<\-:_  
%+w>`k3(N  
template < typename T > ,M>W)TSH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3rZFN^  
  { EQyRP. dq  
  return fn(pk(t)); en=Z[ZIPO  
} H+F?)VX}oA  
template < typename T1, typename T2 > L:`|lc=^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *-ZD-B*?  
  { Z%`} `(  
  return fn(pk(t1, t2)); q+~z# jFX  
} XU2 HWa  
} ; UIL5K   
tW|B\p}  
Nk3 ]<#$  
一目了然不是么? K^J;iu4  
最后实现bind Ki^m&P   
'an{<82i  
6"|PJ_@P  
template < typename Func, typename aPicker > m,K\e  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3_fLaf A  
  { D?}LKs[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r;y&Wa  
} %saTyF,  
f4/!iiS}r  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \Wt&z,  
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。 ~NpnRIt  
*7ap[YXZ\w  
十一. phoenix Wxjk}&+pVa  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: JGn@)!$+/  
-hQ=0h~\B.  
for_each(v.begin(), v.end(), YxS*im[%]  
( +O j28vR  
do_ 'V4.umj1~  
[ IhM-a Y y5  
  cout << _1 <<   " , " S&_ZQLiQ$  
] cn<9!2a  
.while_( -- _1), q<oA%yR  
cout << var( " \n " ) E Q?4?  
) mTZlrkT  
); 0 v/+%%4}  
A |NX"  
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: ~>>o'H6  
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 A"vI6ud>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :eHh }  
那么我们就照着这个思路来实现吧: x~Se-#$  
?B@hCd)  
js;IUSj.  
template < typename Cond, typename Actor > B^h]6Z/O  
class do_while #0!C3it6c  
  {  ynZ!  
Cond cd; A javV  
Actor act; b.YQN'  
public : *eUL1m8Y  
template < typename T > )byQ=-< 1  
  struct result_1 <@F4{*  
  { OX8jCW  
  typedef int result_type; Q{>9Dg  
} ; p&vQ* }  
y,Dfqt  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} N#T MU  
*aG0p&n}  
template < typename T > KgAc0pz{7H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \sp7[}Sw  
  { bpUN8BI[T  
  do ;pAkdX&b  
    { ^$?8!WE  
  act(t); lD/+LyTa  
  } | @di<d@  
  while (cd(t));  ~ikTo -  
  return   0 ; I62Yg p$K  
} P-+^YN,  
} ; fK4laDB TO  
8 eh C^Cg  
Xk7zXah  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). zoUW}O  
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。 )h+JX8K)l  
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。 "T~Ps$  
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。 <U1uuOt  
下面就是产生这个functor的类: I,  
!Y\hF|[z  
HnOF_Twq  
template < typename Actor > w`!Yr:dU  
class do_while_actor ORfA]I-u  
  { Kl+*Sp!  
Actor act; HF47Lc*c  
public : 3P #1fI(c  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} z,2m7C  
'JkK0a2D  
template < typename Cond > v'_tna6`O  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  ISq^V  
} ; q!O~*   
V!ajD!00  
(MxLw:AV  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9wtl|s%A %  
最后,是那个do_ <D&75C#  
?d_<S0j-)  
aP"i_!\.aa  
class do_while_invoker q07rWPM "e  
  { L` Qiu@  
public : 8nZPY)o  
template < typename Actor > :+-s7'!4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const SKcAZC  
  { { ET+V  
  return do_while_actor < Actor > (act); i uN8gHx  
} & JF^a  
} do_; aZBaIl6I  
'i`;Frmg  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? y<;#*wB  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {ifYr(|p`  
最后来说说怎么处理break和continue l@Ml8+  
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。 <m)@~s?D  
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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