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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >[Tt'.S!?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,x?Jrcx~'C  
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, @QE&D+NS  
VFKFO9  
D58RHgY[  
6_K7!?YG7  
  class filler H%0WD_  
  { yi2F#o 'K  
public :  3CPSyF  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} E@-5L9eJ\  
} ; gw$?&[wY  
arvKJmD  
R: [#OH.c  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: H#G3CD2&  
0D0uzUD-  
u"8KH u5C@  
1?G%&X@ X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); lUw=YM  
 IuMJ-"  
t_+owiF)M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 B_RF)meux  
&ViK9  
fZQ2<*)pqO  
Z6&bUZF$bE  
二. 战前分析 cH707?p/I  
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。 yE;S6 O  
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 :k2 J &@8  
^FZ9q  
+^%)QH>9   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); KL"_h`UW  
  /* --------------------------------------------- */ 6q,CEm  
vector < int *> vp( 10 ); Y Azj>c&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 'Z)#SzY  
/* --------------------------------------------- */ AYDAt5K_  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +W8kMuM!  
/* --------------------------------------------- */ Hm+VGH'H?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 40[@d  
  /* --------------------------------------------- */ !vuun |  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6XnUs1O  
/* --------------------------------------------- */ o\fPZ`p-m~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); RFq=`/>dG  
X.ZG-TC  
Ml/K~H tN  
r4 qs!(  
看了之后,我们可以思考一些问题: Z_>:p^id  
1._1, _2是什么? =F_j})O5  
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。 Ox@$ }  
2._1 = 1是在做什么? !E,|EdIr  
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。 7/K'nA  
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。 n*TKzn4E  
l9 n$cv^  
F2Gg_u@7M  
三. 动工 N|8^S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ),$^h7[n  
3ouo4tf$H.  
)JU`Z @?8  
h!tg+9%  
template < typename T > olm'_ {{  
class assignment ZgmK~iJ  
  { {fY(zHC  
T value; XW+-E^d  
public : X|L_}Q7  
assignment( const T & v) : value(v) {} fw|t`mUGu  
template < typename T2 > IDdu2HNu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5i'KGL  
} ; "2 D{X  
h;mOfF  
Z{2QDjAI;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,+x\NY2d  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hl2|Ec  
@KJmNM1]V  
3wQ\L=  
;CuL1N#I  
  class holder M #%V%<  
  { pV1 ;gqXNS  
public : 0*j\i@  
template < typename T > <~e*YrJ?-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5f75r  
  { hTPvt  
  return assignment < T > (t); %D7'7E8.  
} cW ?6Iao  
} ; To-$)GQ@W  
"&\(:#L  
\aN5:Yy  
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: p*JP='p  
@P[%6 d  
  static holder _1; fT=ZiHJ3Gu  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >b~Q%{1  
$?9u;+jIR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a, `B.I  
而不用手动写一个函数对象。 RK_z!%(P  
-$kbj*b##  
swMR+F#u*  
S<5.}cR  
四. 问题分析  h}}7_I9  
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。 "o@R}_4]q  
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。 Vkqfs4t  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \2Kl]G(w%y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 aw7pr464  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {@s6ly].  
5oOs.(m|*C  
五. 问题1:一致性 tq*{Hil>P`  
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?| ;cb='s  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 BJqb'H jd  
:ra[e(l9  
struct holder `g{eWY1l  
  { }( WUZ^L  
  // 5UQ[vHMqI  
  template < typename T > @Q:?,  
T &   operator ()( const T & r) const #Zn+-Ih  
  { .SBN^fq  
  return (T & )r; , _xJ9_  
} T<RWz  
} ; Iapzhy2l  
VD{_6  
这样的话assignment也必须相应改动: SQk5SP  
z] |Y   
template < typename Left, typename Right > zj=F4]w  
class assignment 'NnmLM(oh  
  { T n,Ifo3  
Left l; 2XeNE[  
Right r; 7f~7vydZ}  
public : M F$NcU  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 54 f?YR  
template < typename T2 > /FcwsD\=$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } r?`7i'  
} ; jQ(%LYX$  
3>z+3!I z  
同时,holder的operator=也需要改动: uW,rmd  
@!(V0-  
template < typename T > L.a~vk 1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ],wzZhA  
  { ; d}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <q|eG\01S  
} XsMETl"Av4  
;kVo? W]  
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。 pf0uwXo  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 > !HC ?  
m h|HEkM  
return l(rhs) = r; Ll^9,G"Tt  
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。 +jp^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  ur k@v  
Ki3 wqY  
template < typename Tp > 92*Y( >  
class constant_t <%oT}K\;  
  { TJs@V>,  
  const Tp t; 2f 9%HX(5  
public : &oDu$%dkT  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %'dsb7n  
template < typename T >  TJb&f<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4_\]zhS  
  { vpk~,D07yR  
  return t; Uq2Qh@B  
} &MP8.( u `  
} ; ~I%JVX%  
P"c7h7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 JI92Dc*o  
下面就可以修改holder的operator=了 *Rj*%S  
hhOrO<(  
template < typename T > e#4 iue7U  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !|#1z}(  
  { H, O_l%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); glWa?#1  
} /A`Ly p#  
YZp]vlm~  
同时也要修改assignment的operator() N)$yBzN  
$EuI2.o  
template < typename T2 > y#e<]5I  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } O[&G6+  
现在代码看起来就很一致了。 Pe7% 9  
q.RW_t~  
六. 问题2:链式操作 eadY(-4|I-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5LxzET"P  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 |Oe$)(`|h  
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。 o=do L{ #  
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。 4_?*@L1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct e+O0l  
)TgjaR9G  
template < typename T > ZlYb8+rW  
struct result_1 iI%"]- 0@1  
  { wB0ONH[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^VB_>|UN4  
} ; -"3<Ll  
N/ mC,7Q  
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: A*hc w  
`]g}M,  
template < typename T > 2<5s0GT'/  
struct   ref NU|T`gP  
  { YQ<O .E  
typedef T & reference; ]]bL;vlw  
} ; WqRg/  
template < typename T > :+|os"  
struct   ref < T &> D|!^8jHj  
  { zLLe3?8:  
typedef T & reference; E@\bFy_!>b  
} ; uCpk1d  
B1a&'WX?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *Z"(K\1TH  
|Xl,~-.  
template < typename T > 4*9:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1PJ8O|Z t8  
  { -|xyj2M  
  return l(t) = r(t); g4*]R>f  
} 20H$9M=}  
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。 vZpt}u  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 W%RjjL J@  
{sL(PS.z  
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 ?k*s!YCZ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: O WVa&8O  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Y: XxTa*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~ugK&0i[2  
最后的布局是: efF>kcIC  
                Add O486:tF  
              /   \ *.9.BD9  
            Divide   5 X+T +y>e a  
            /   \ I8 {2cM;  
          _1     3 9:tKRN_D  
似乎一切都解决了?不。 w/HGmVa  
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。 `7zNVYur8  
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。 /xRPQ|  
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: ?Y#0Je  
,-*oc>  
template < typename Right > ZKa.MBde  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Q2[D|{Z  
Right & rt) const VZ8HnNAbX  
  { Ni[2 p  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s9Aq-N  
} YS5Pt)?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 29E9ZjSK  
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。 Iz\IQa  
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。 PO[ AP%;  
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。 M[R\URu8  
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。 !fcr3x|Y~M  
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? 1[vmK,N=E  
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: %vO b"K$X  
w;(`!^xv  
template < class Action > T7=~l)I  
class picker : public Action agFWye  
  { D'Gmua]I  
public : 7u Q-:n  
picker( const Action & act) : Action(act) {} NK+iLXC  
  // all the operator overloaded j6KGri  
} ; $z~sN  
f|1GlUA{t  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Svo gvn  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: u;Q'xuo3  
RvF6bIqo  
template < typename Right > T.zU erbO  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  %Ln7{w  
  { Y|=/*?o}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F? kW{,*  
} |8b*BnS  
e8@@Pi<sB  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > h@"dpmpe  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 6* /o  
do9@6[{Sv  
template < typename T >   struct picker_maker {%5tqF  
  { C{ {DZ*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; L+PrV y  
} ; 1wl8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > f`?Y+nu}  
  { ]kuMzTH  
typedef picker < T > result; P2h}3%cJq  
} ; o5\nqw^  
AoEG%nT  
下面总的结构就有了: X'Dg= |  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 sW B;?7P  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 yD+)!q"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 eXI^9uH  
至此链式操作完美实现。 2c.~cNx`q[  
HPGi5rU  
E3\O?+ h#  
七. 问题3 )x-iru A:  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 BOLG#}sm  
MmBM\Dnv  
template < typename T1, typename T2 > D84`#Xbi  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U<**Est  
  { `<h}Ygo>k/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \5$N> 2kO  
} _W4i?Bde  
\w!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: ki#O ^vl  
gg(^:`+  
template < typename T1, typename T2 > *BYSfcX6  
struct result_2 z6 v RTY  
  { Eoug/we  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;K[`o/#4"  
} ; Q9N=yz  
'Lft\.C  
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? Uc6BI$Fmz  
这个差事就留给了holder自己。 kn_%'7  
    g_}r)CgG|  
'!64_OMj'  
template < int Order > W :PGj0?  
class holder; cy)gN g  
template <> y(B~)T~e@  
class holder < 1 > W;coi4   
  { q79)nhC F  
public : Z<Rz}8s  
template < typename T > b<qv /t)$  
  struct result_1 ysfR@ sH7  
  { <D4.kM  
  typedef T & result; ?w1_.m|8u  
} ; e*e}X&|(g  
template < typename T1, typename T2 > 2Av3.u8%u  
  struct result_2 Ud0%O  
  { /_?E0 r  
  typedef T1 & result; >A|6 kzC  
} ; h3D8eR.  
template < typename T > %b2.JGBqJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SI3ek9|XU  
  { 4`G":nE?We  
  return (T & )r; 4w^B&e%  
} 1sZwW P  
template < typename T1, typename T2 > Xi_>hL+R(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :cop0;X:Wm  
  { pJ x88LfR  
  return (T1 & )r1; |n3PznV  
} qtTys gv  
} ; '8~7Ru\KyX  
Pv{ {zyc  
template <> =*qu:f\y  
class holder < 2 > -<a~kVv  
  { YMwMaU)K,  
public : eMVfv=&L<3  
template < typename T > b&A+`d  
  struct result_1 Xvm.Un< N  
  { 1`2n<qo  
  typedef T & result; S5E mLgnRs  
} ; `~[zIq:}7  
template < typename T1, typename T2 > Deq~"  
  struct result_2 A?q[C4-BO,  
  { A0yRA+  
  typedef T2 & result; }%[TJ@R;  
} ; B5u0 6O  
template < typename T > m1=3@>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l/`<iG%  
  { h{S';/=8  
  return (T & )r; QfB \h[A  
} f3s0.G#l  
template < typename T1, typename T2 > x`w 4LF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /yyed{q  
  { %up ]"L&i  
  return (T2 & )r2; cu]2`DF  
} 7am._K  
} ; Q3\j4;jI(  
F'W{\4  
oL#^=vid"  
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> >。 ~;,]/'O  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1b E$x^P  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Z:09 ]r1  
JJq= {;  
return l(i, j) = r(i, j); 3k5OYUk  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) vL{~?vq6  
+q"d=   
  return ( int & )i; Ec[=~>;n{l  
  return ( int & )j; qi}HJkOq  
最后执行i = j; R{5Qb?&wOp  
可见,参数被正确的选择了。 Miqu  
-<sn+-uE:  
3'Q H\t5  
AYd7qx:~  
0tm%Kd  
八. 中期总结 {bl&r?[y  
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: ^6mlE+WY  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6DD^h:*>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2BBGJE  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <g5Bt wo%  
G6_Kid}"q  
,<%Y.x%4z[  
` #A&v  
 W *0XV  
`UMv#-Y8  
九. 简化 $[}31=0  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 X{o.mN  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Am%zEt$c  
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: ~ d^+yR-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 BHOxwW{  
  +-*/&|^等 YQ g03i  
2. 返回引用。 yJc<;Qx  
  =,各种复合赋值等 a Umcs!@  
3. 返回固定类型。 J2Ocf&y;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) RD_&m?d  
4. 原样返回。 R{\vOw:*  
  operator, C;}~C:aJ  
5. 返回解引用的类型。 +|).dm  
  operator*(单目) E:T<mI?d  
6. 返回地址。 {N[IjY  
  operator&(单目) j?29_Az  
7. 下表访问返回类型。 C,hs!v6  
  operator[] uJA8PfbD  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `MlQPLH  
  operator<<和operator>> LpeQx\  
l|^p;z: d  
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。 9XX&~GW/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: BJ<hP9 #  
,h5\vWZ  
template < typename Left > o*eU0  
struct value_return }H!c9Y  
  { 4K[E3aA  
template < typename T > YwQxN"  
  struct result_1 <s2IC_f<+  
  { Dr$k6kZ}'U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; O9oYuC:q  
} ; t@QaxZIlt;  
6E{HNPMb>  
template < typename T1, typename T2 > IUAx*R  
  struct result_2 X,:^})]  
  { @D^y<7(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @bOhnd#W  
} ; EA|*|o4)  
} ; %RG kXOgp  
cjHo?m'  
QUVwO m  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait q6f+tdg=  
d5fnJ*a>l  
下面我们来剥离functor中的operator() fAm^-uq[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !fZ\GOx  
w<<>XIL  
return l(t) op r(t) /T]2ZX>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) d^mw&F)S  
return op l(t) /@X!  
return op l(t1, t2)  U2  
return l(t) op 5'd$TC  
return l(t1, t2) op 0=#:x()e  
return l(t)[r(t)] cKdn3 2Y4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] X#'DS&{  
L/_h5Q:'W  
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: F$ShhZgi  
单目: return f(l(t), r(t)); V$VqYy9 *  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?>cx; "xF  
双目: return f(l(t)); LdwWB `L  
return f(l(t1, t2)); I?uU }NK  
下面就是f的实现,以operator/为例 %%)"W n#`  
>0DQ<@ot:  
struct meta_divide t,#7F$t  
  { jOa . h  
template < typename T1, typename T2 > ^=.R#zrc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /17Qhex  
  { u n\!K  
  return t1 / t2; +%7v#CY &  
} ExeD3Zj  
} ; K#_&}C^-jY  
f_Ma~'3   
这个工作可以让宏来做: dKTyh:_{  
3p6QJuSB  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Oq@+/UWX  
template < typename T1, typename T2 > \ f(:+JH<P~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; u,AP$+Qk  
以后可以直接用 B(7oHj.i2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "XfCLc1 T  
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 y$|%K3  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) yhv(KI  
Q@?8-  
ug{@rt/"Z  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ~~a,Fyko2  
]$Pl[Vegy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x? tC2L  
class unary_op : public Rettype 1DgR V7  
  { WvR-0>E  
    Left l; r*HbglB  
public : #%N v\ g;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} p4GhT~)l:  
Z^E>)!t  
template < typename T > #V&98 F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3.@"GS#"[  
      { m0QE S  
      return FuncType::execute(l(t)); 6!zBLIYFI  
    } )12.W=p  
vT~ey  
    template < typename T1, typename T2 > i)y8MlC{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3n;>k9{  
      { ]xC#XYE:dy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); w\,N}'G  
    } ]<L(r,@,  
} ; d-c<dS+R  
/N= }wC  
?C)a0>L  
同样还可以申明一个binary_op fn.KZ  
yJQ>u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #(swVo:+E  
class binary_op : public Rettype DmU,}]#:  
  { >RJjm&M  
    Left l; 7irpD7P>  
Right r; -fpe  
public : WoM;)Q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -]el_:H  
E|{(O  
template < typename T > %"-bG'Yc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <G|i!Pm  
      { j5m KJC  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !q\MXS($#u  
    } ]QKo>7%[  
YBh|\  
    template < typename T1, typename T2 > )U12Rshl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >[}lC7 z,  
      { R !g'zS'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `#HtVI  
    } +t*V7nW  
} ; j9gn7LS  
i(T[  
mi[t1cN)=  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 OT 0%p)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )5T82=[h<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wcH,!;3z+  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 }uZ/^_U.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @$}Ct  
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。。。 4>^LEp  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 eH HY.^|  
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) (#kKL??W  
下面是修改过的unary_op Hjhgu=  
&~mJ ).*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > '8J!(+  
class unary_op YRg"{[+#]k  
  { <O Y (y#x  
Left l; [|".j#ZlK  
  $%BI8_  
public : <W] RyEg`  
o|:c{pwq  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} n%|og^\0  
PRJ  
template < typename T > 8[b_E5!V  
  struct result_1 ES-V'[+jDy  
  { T:T`M:C.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; K|pg'VT"  
} ; I(<9e"1O  
Az7 ] qb  
template < typename T1, typename T2 > :@uIEvD?  
  struct result_2 (1EtC{ m  
  { 6VUs:iO1j5  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W4;/;[/L  
} ; 8 Y4mTW  
dx@|M{jz'  
template < typename T1, typename T2 > Mj&G5R~_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vv54;Js9  
  { rjffpU  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); nw4 I<Q  
} <%o9*)F  
dGyrzuPJ  
template < typename T > D@2L<!\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const arIEd VfNa  
  { Um}f7^fp^l  
  return OpClass::execute(lt(t)); eFh7#~m  
} 6Hbu7r*tm  
g,9&@g/  
} ; 3 ,zW6 -}  
M>E~eb/  
qk~m\U8r  
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 X=+|(A,BdY  
好啦,现在才真正完美了。 m"@o  
现在在picker里面就可以这么添加了:  nU4to  
IM% ,A5u  
template < typename Right > 5U-SIG*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]A ;.}1'  
  { yk y% +@2q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); lD^c_b  
} 0G31Kou  
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。 &szYa-K*  
V408u y-M  
]]0Yh  
PYBE?td  
2E8G 5?qe)  
十. bind @U3:9~Q  
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。 {d XTj7  
先来分析一下一段例子 N4#D&5I",  
Ngj&1Ta&[  
yR? ./M!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} M8V c5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 h!@7'Q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ollsB3]]  
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。 `Of D^Q=  
我们来写个简单的。 SJ91(K  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Q^;:Kl.b  
对于函数对象类的版本: ua"2nVxK_K  
s+~GQcj<T  
template < typename Func > )=#e*1!b  
struct functor_trait Esu {c9,  
  { j]FK.G'  
typedef typename Func::result_type result_type; "fr{:'HX  
} ; ),CKuq>  
对于无参数函数的版本: ? cXW\A(  
/IN#1I!K  
template < typename Ret > 5 w(nttYH  
struct functor_trait < Ret ( * )() > HKr}"`I.  
  { 43x2BW&&  
typedef Ret result_type; Lb)rloca  
} ; 6DU~6c=)  
对于单参数函数的版本: tKS[  
,-hbwd~M  
template < typename Ret, typename V1 > n$`+03a  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > | p!($  
  { ufCpX>lNF  
typedef Ret result_type; q}+zN eC  
} ; _1Q6FI5iR  
对于双参数函数的版本:  IMr#5  
F^$;hMh%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > n$N$OFuO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {nXygg J  
  { Cdy,8*   
typedef Ret result_type; >+Ig<}p  
} ; Um}AV  
等等。。。 7O'.KoMw  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy RyP MzxV  
I?S t}Tl  
template < typename Func > 5D.Sg;\  
struct func_return j g//I<D  
  { e pp04~  
template < typename T > 7*j!ZUzp  
  struct result_1 F)KR8 (  
  { I 1n,c d[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (BFwE@1"  
} ; ~;?<OOt|wG  
tu Y+n 2  
template < typename T1, typename T2 > }% f7O  
  struct result_2 0 zK{)HZ  
  { q8&l%-d`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {g#4E0.A!  
} ; h}! 9?:E  
} ; 9@ YKx0  
yq49fEgc@U  
6F!B*lr  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (M"rpG>L  
$&&E[JY  
template < typename Func, typename aPicker > 2mn AL#  
class binder_1 ^P^%Q)QXl  
  { e*qGrg(E  
Func fn; M,S'4Sz uk  
aPicker pk; $%q=tn'EX  
public :  *<W8j[?  
S\h5 D2G;  
template < typename T > v+"4YIN  
  struct result_1 w6Nn x5Ay  
  { SF&2a(~s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5e$1KN`  
} ; vjS=ZinN"  
Lj(cCtb)  
template < typename T1, typename T2 > |mE;HvQF  
  struct result_2 ? "r=08  
  { 3r, ~-6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'St6a*  
} ; ) PTvw>  
ZaU8eg7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  k`Ifl)  
-1Dq_!i  
template < typename T > {='Bd6_=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -z~!%4 a  
  { Ac|\~w[\  
  return fn(pk(t)); iW^J>aKy  
} dgF%&*Il]O  
template < typename T1, typename T2 > S@qR~_>a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const } 1e4u{  
  { UPU$SZAIx  
  return fn(pk(t1, t2)); VJqk0w+  
} HK8sn1j  
} ; Cl`i|cF\  
GM0Q@`d  
J _;H  
一目了然不是么? .Zczya  
最后实现bind RC/ 3\ '  
4_kN';a4Q  
zk FX[-'O  
template < typename Func, typename aPicker > N=BG0t$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (_zlCHB  
  { A vq+s.h  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >< $LV&  
} WA8<:#{e  
nFNRiDx  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #dj?^n g  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 uy'seJ  
)rK2%\Z  
十一. phoenix \~ChbPnc  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \"oZ\_  
x{SlJ%V  
for_each(v.begin(), v.end(), T:$^1"\  
( u1$6:"2@5k  
do_ (MI>7| ';  
[ \4q|Qno8  
  cout << _1 <<   " , " qK a}O*  
] GYfOwV!zB  
.while_( -- _1), [|OII!"  
cout << var( " \n " ) teg5g|*  
) HCs^?s8Pp  
); +QU>D:l  
Sp80xV_B  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: (c(F1=K  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ZpVkgX4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 rk W7;!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >\ Dy  
z}ar$}T  
cK+TE8ao  
template < typename Cond, typename Actor > a)JXxst  
class do_while g[O?wH-a  
  { d fj23+  
Cond cd; n"Ie>  
Actor act; W5 F\e[Ax5  
public : "Gp[.=.z?  
template < typename T > RW L0@\  
  struct result_1 ]=00<~ l*q  
  { . ,^WCyvq  
  typedef int result_type; 2|,L 9  
} ; I_ mus<sE  
IC0L&;En  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} dtC@cK/,D  
6P1s*u  
template < typename T >  ma~#E$i&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'w+]kt-  
  { 'dwT&v]@  
  do -I|xW  
    { %+(AKZu:  
  act(t); t]LiFpy2IC  
  } a:)FWdp?9  
  while (cd(t)); R ZY=c  
  return   0 ;  vmqa_gU\  
} il5C9ql$  
} ; f+^6.%  
m1X7zUCy  
&u.{]Yjx  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \)6glAtN  
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。 pbzFzLal  
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。 8}  B  
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。 W`;;fJe  
下面就是产生这个functor的类: 6h;(b2p{  
8)X9abC  
t)zd'[  
template < typename Actor > DXiA4ihr=  
class do_while_actor ~T1W-ig4[*  
  { +.V+@!  
Actor act; -F~DOG%  
public : d. wGO]"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %":3xj'EEI  
IL].!9  
template < typename Cond > AHb_BgOU*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; VL9wRu;  
} ; {]HiTpn  
n%&L&G  
Ay16/7h@hi  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 p R'J4~  
最后,是那个do_ )7>GXZG>=  
AByl1)r|  
@t9HRL?T~  
class do_while_invoker PftK>,+,  
  { -+*h'zZ[<w  
public : rOSov"7  
template < typename Actor > iHD!v7d7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2LwJ%!  
  { ]@&X*~c^Z  
  return do_while_actor < Actor > (act); DKIH{:L7  
} F0:]@0>r  
} do_; <7^|@L 6  
%Rk|B`ST  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $Ll9ak}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 = l`)b  
最后来说说怎么处理break和continue *G58t`]r  
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。 4D?h}U /  
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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