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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda xq{4i|d)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8sg *qQ  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, V+8+ 17^  
w;_Ds  
WS(c0c  
&zT~3 >2  
  class filler h;lnc| Hw  
  { @X#m]ou  
public : _PaO w%Y9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =Dz[|$dV  
} ; ]+l r  
LiRY -;8=  
J0K"WmW  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: v+OVZDf  
jQDxbkIuzE  
u2eq VrY  
\Q$);:=q Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); gXQ)\MY  
. FruI#99  
Q4x71*vy  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ovohl<o\  
P TP2QAt  
D%A-& =  
XVfQscZe  
二. 战前分析 Hke\W'&  
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。 b-Hn=e_  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 =VU2#O  
DkIkiw{L  
n&fV3[m`2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a$GKrc,z  
  /* --------------------------------------------- */ cwroG#jGT  
vector < int *> vp( 10 ); %Xl@o  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 71%u|k8|  
/* --------------------------------------------- */ $Yka\tS'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :uEp7Y4  
/* --------------------------------------------- */ pIXQ/(h31  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ox6rR  
  /* --------------------------------------------- */ .DQ]q o]OG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ojs\2('u  
/* --------------------------------------------- */ L:<'TXsRA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ke0W?  
D8ly8]H  
.EdV36$n  
qha<.Ro  
看了之后,我们可以思考一些问题: H,}?YW  
1._1, _2是什么? wB^a1=C  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 PjHm#a3zg%  
2._1 = 1是在做什么? e#('`vGB  
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。 { \ePJG#  
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。 4Bn+L,}.  
*.RVH<W=8  
UXP;'  
三. 动工 2KEww3.{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: - \QtE}|4  
OK 6}9Eu9  
pr"flRQr#  
0TpA3K  
template < typename T > -}J8|gwwp  
class assignment F\I^d]#,[  
  { CmTJa5:  
T value; =N c`hP  
public : ;vitg"Zh>  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~iWSc8-  
template < typename T2 > S6mmk&n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } | QA8"&r  
} ; cF2/}m]  
<G >PPf}  
N[-)c,O  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 m%&B4E#3T  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bhmjH(.t  
.kIf1-(<U  
xh0A2bw'OP  
s__g*%@B b  
  class holder 5IK@<#wE  
  { 2. _cEY34  
public : s<b7/;w'  
template < typename T > 6,PL zZ5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3[0:,^a  
  { Ei-OuDM;)  
  return assignment < T > (t); (XJQ$n  
} u W T[6R  
} ; ~}w 8UO  
H~Cfni;  
^= G+]$8  
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: 9x!y.gx  
keOW{:^i  
  static holder _1; ;Y\,2b, xh  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 UZra'+Wb  
$w\, ."y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); In&vh9Lw  
而不用手动写一个函数对象。 fsd>4t:" \  
.Q@"];wH  
B*IDx`^Y  
6K}=K?3Z  
四. 问题分析 =HHg:"  
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。 }^7V^W  
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。 vEGK{rMA  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #EUgb7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <Tf;p8#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 T#7^6Ks+1  
Ks(U]G"V  
五. 问题1:一致性 U5"OhI  
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?| &v,p_'k  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 U@nwSfp:G  
7g9^Jn  
struct holder Ziimz}WHF  
  { ".f:R9-  
  // 5g5NTm`=<  
  template < typename T > Umg81!  
T &   operator ()( const T & r) const WKsx|a]U  
  { n~j[Pw  
  return (T & )r; Sj?sw]3  
} R:?vY!  
} ; `x)bw  
sdQv:nd'R  
这样的话assignment也必须相应改动: 1#"Q' ,7  
4a!7|}W  
template < typename Left, typename Right > (+dRD] |T  
class assignment vq1&8=  
  { ,np`:fBMy  
Left l; ^<0NIu}  
Right r; E e>j7k.G.  
public : 2]=I'U<E!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 79H+~1Az  
template < typename T2 > `g N68:B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^~ $&  
} ; VY@hhr1s~  
g/p9"eBpq  
同时,holder的operator=也需要改动: 9'g{<(R]  
2j1v.%  
template < typename T > 3ohcHQ/a  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const r:4IKuTR  
  { E2'e}RQ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); tY'QQN||  
} 4&hqeY3  
: "te-  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 yMl'1W  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :<k|u!b}y  
jSp&mD*xv  
return l(rhs) = r; #l#[\6  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 k=2l9C3Z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Cf[F`pFM  
jDXGm[U  
template < typename Tp > ?3,tG z)  
class constant_t OB^?cA>  
  { 5dw@g4N %^  
  const Tp t; oh0|2IrM  
public : D*'M^k|1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} A>%UYA  
template < typename T > h^kNM8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const GY]6#>D#7  
  { }, &,Dt  
  return t; IC.<)I  
} &iy(oM  
} ; g{)H" 8L  
nvo1+W(%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Ja=70ZI^ 6  
下面就可以修改holder的operator=了 umZ g}|C_  
*jw$d8q2  
template < typename T > $1zeY6O  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'O2#1SWe  
  { Q;ZHx.ye{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8t: &#h  
} 0$Y 9>)O  
(L:Fb  
同时也要修改assignment的operator() afiK!0col2  
`W$0T;MPF  
template < typename T2 > ?En| _E_C  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &Z;8J @  
现在代码看起来就很一致了。 RG r'<o)  
Po11EZa$a  
六. 问题2:链式操作 m4U+,|Fa  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 WfT)CIKs  
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。 iSz@E&[X  
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。 m2q;^o:J  
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。 o/ g+Z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <&s)k  
xT?}wF  
template < typename T > _q$LrAT  
struct result_1 6+nMH +[  
  { 8<wuH#2<y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; dF11Rj,~ 8  
} ; ^x"c0R^  
4 Re@QOZ  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 4:eq{n  
b}&7~4zw  
template < typename T > K1/gJ9+(\  
struct   ref {&}/p-S  
  { 4IP\iw#w  
typedef T & reference; j)tC r Py  
} ; LH/&\k  
template < typename T > Ik-E4pxKo  
struct   ref < T &> X]pWvQ Q]  
  { -8Jl4F ,  
typedef T & reference; *- IlF]  
} ; #"p1Qea$  
+.(}u ,:8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: YUVc9PV)Ws  
^o6)[_L  
template < typename T > 3pTS@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const g t^]32$  
  { 2VV[*QI  
  return l(t) = r(t); ,KhMzE8_a  
} ZA_zKJ[[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。 ;;w6b:}-c  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #ON#4WD?  
3aE[F f[  
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 ^M(`/1:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: R2Rstk  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (O_t5<A*X  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `mKlv~$1^  
最后的布局是: uO_,n  
                Add p17|ld`  
              /   \ Q3Z%a|3W  
            Divide   5 ~AC P%QM=  
            /   \ 3r-VxP 5n  
          _1     3  [ }p  
似乎一切都解决了?不。 _/jUs_W  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Ku0H?qft(  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 .kbr?N,'  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 0/SC  
L* k hj3;  
template < typename Right > qJ X+[PJ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const B3cf] S%  
Right & rt) const R?bn,T>  
  { {8{t]LK<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8_<&f%/  
} esh$*)1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 u 5Eo  
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。 z{`6#  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 zJfK4o  
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。 Mm5U`mB  
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。 2;%#C!TG;  
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?  `CA G8D  
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: y|e2j&m  
|6sT,/6  
template < class Action > dXhCyr%"6  
class picker : public Action @~$F;M=.*  
  { c_ qcb7<~.  
public : - - i&"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \'; t*  
  // all the operator overloaded ;# R3k  
} ; nIV.9#~&  
;w+:8<mM}a  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 W>}Qer4  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: #aitESbT  
^ea RgNz  
template < typename Right > 5:*5j@/S  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :cXIO  
  { Avs7(-L+s  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [}A_uOGEP  
} P1)* q0  
x1m8~F  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > u}-d7-=  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 J0?$v6S  
C 'B4 mmC  
template < typename T >   struct picker_maker W>p\O9BG  
  { 5E]UI YAkV  
typedef picker < constant_t < T >   > result; hi;WFyJTu  
} ; wUZQB1$F  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > NK+FQ^m[  
  { '^Pq(b~  
typedef picker < T > result; (j8GiJ]{L,  
} ; u;+%Qh  
ee&nU(pK  
下面总的结构就有了: $xRo<,OV+  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 zQL!(2  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 UfK4eZx*`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &Q'\WA'  
至此链式操作完美实现。 lQh E]m>+  
=w',-+@  
WdTbt  
七. 问题3 8l U;y)Z  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 -d|BO[4j  
5wzQ?07T_  
template < typename T1, typename T2 > F3r S6_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W$z#ssr  
  { =gW"#ZjL){  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); YH ETI~'j.  
} s~'9Hv9  
?*CRa$_I|  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 8s QQK.N(  
&q4ox71  
template < typename T1, typename T2 > /Qr A8  
struct result_2 'fS?xDs-v  
  { J Z %`%rA  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; beJZ pg  
} ; nnfY$&3A  
v$t{o{3  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 2yl6~(JC+  
这个差事就留给了holder自己。 \# 7@a74  
    >lA7*nn  
?D1x;i9<  
template < int Order > +DicP"~*  
class holder; gb]h OB7g  
template <> @kwLBAK}@  
class holder < 1 > k!Vn4?B"k  
  { &[NVP&9&U  
public : pt=7~+r  
template < typename T > AiY|O S3R  
  struct result_1 *GCA6X  
  { L&:M8xiA~$  
  typedef T & result; |2qR^Hd&5  
} ; @ L\-ZWq  
template < typename T1, typename T2 > 5XzrS-I+X@  
  struct result_2 sk#9x`Rw  
  { jz %;4e~t  
  typedef T1 & result; p9/bzT34.  
} ; BD hLz  
template < typename T > !$D&6M|C8l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Bp &6x;MJf  
  { Xf6fH O  
  return (T & )r; 40 A&#u9o  
} UE"7   
template < typename T1, typename T2 > HvAE,0N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2y^U k,g  
  { M,&tA1CH  
  return (T1 & )r1; ; Zh9^0  
} buRhQ"  
} ; n49;Z,[~  
?x:m;z/  
template <> _i-\mR_~  
class holder < 2 > k& OC&  
  { $RpF xi  
public : D`V6&_. p  
template < typename T > +z+ F-  
  struct result_1 a4%`"  
  { )y6QAp  
  typedef T & result; )r=9]0=  
} ; b([:,T7  
template < typename T1, typename T2 > ] F*|U`  
  struct result_2 v,n);  
  { S<V-ZV&_:U  
  typedef T2 & result; <BZ_ (H  
} ; 1d`cTaQ-  
template < typename T > Ny[Q T*nV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (viWY  
  { =ntft SH  
  return (T & )r; j(&GVy^;?  
} HB%K|&!+  
template < typename T1, typename T2 > QQ*gFP.Ao  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6j_ 678  
  { ol50d73B  
  return (T2 & )r2; : -E,   
} wc"9A~  
} ; u',b1 3g(  
5;}2[3}[  
M Z2^@It  
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> >。 Ys-^7 y_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -jFP7tEv  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $Ru&>D#stK  
J l\'V  
return l(i, j) = r(i, j); 3]N q@t  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) wXz\NGW  
Qy/uB$q{A  
  return ( int & )i; #kj~G]QA  
  return ( int & )j; ]Z=Ij gr$  
最后执行i = j; (/-lV&eR  
可见,参数被正确的选择了。 2bkJ /u`i  
;r3}g"D@  
)Q~C4C-j  
xF&6e&nv  
]}.0el{  
八. 中期总结 w:v=se"U  
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: f#1/}Hq/I  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {y1q7Z.M  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 b(/j\NWC  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [M`=HhJ4  
3\1#eK'TK.  
h 5Hr[E1  
Sg_O?.r  
9YAM#LBTWi  
*-6?  
九. 简化 iM"asEU  
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。 v_.HGG S  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "$r 1$mBi  
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: @$oZ|ZkZ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0iF-}o  
  +-*/&|^等 ndqckT@93  
2. 返回引用。 eIsT!V" 7  
  =,各种复合赋值等 )Z("O[  
3. 返回固定类型。 p=H3Q?HJ}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) s"q=2i  
4. 原样返回。 d @m\f  
  operator, 02(h={  
5. 返回解引用的类型。 BGN9, ii  
  operator*(单目) G?R_aPP  
6. 返回地址。 ,[Ag~.T  
  operator&(单目) 1& |  
7. 下表访问返回类型。 p3 e|j  
  operator[] %Uf'+!4l`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _H8*ReFG  
  operator<<和operator>> Zb"jB$58  
0iV;g`%  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Yh$fQ:yi\&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: drI\iae{^  
9)Ly}Kzx  
template < typename Left > R#ya,L  
struct value_return TU%bOAKF\  
  { "T7>)fbu  
template < typename T > NZ+7p{&AN  
  struct result_1 GB =bG%Tb  
  { bJwc1AJgH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `0rRKlbj4  
} ; (n,N8k;  
$~G@   
template < typename T1, typename T2 > ; h85=l<8u  
  struct result_2 tvGlp)?.  
  { []gRfM]$&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2QL?]Vo  
} ; \sITwPA[z  
} ; dZDK7UL  
85D? dgV  
^&MK42,\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait SB/3jH  
n+rM"Gxz  
下面我们来剥离functor中的operator() 'BhwNuW\"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @D]lgq[  
yPN+W8}f  
return l(t) op r(t) "Vy WT  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) l sr?b  
return op l(t) +(&|uq^  
return op l(t1, t2) XhN{S]Wn  
return l(t) op </=3g>9Z  
return l(t1, t2) op Pj&A=  
return l(t)[r(t)] IJ_ m  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Bzw19S6y  
{[P!$ /  
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: M*(H)i;s:w  
单目: return f(l(t), r(t)); \7 Gz\=\LR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1O0X-C,wo$  
双目: return f(l(t)); 8#l+{`$z  
return f(l(t1, t2)); /?P!.!W&  
下面就是f的实现,以operator/为例 -=mwy  
#x)8f3I  
struct meta_divide (hN?:q?'  
  { #kci=2q_  
template < typename T1, typename T2 > Ha218Hy0W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) MMd.0JuaO  
  { #ouE r-=  
  return t1 / t2;  n}OU Y  
} |vz9Hs$@l  
} ; 96}eR,  
1qZG`Vz  
这个工作可以让宏来做: >pdnCv_c  
O:YJ%;w  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ZLrHZhP-+  
template < typename T1, typename T2 > \ GW/WUzK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; RX>2~^  
以后可以直接用 &a6,ln:P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?Oc -aa  
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 kP^*h O!%  
(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。。。) Y[um|M315  
fEwifSp.  
RG}}Oh="v  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 8wmQ4){  
)4m_A p\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d.AC%&W  
class unary_op : public Rettype (O0byu}  
  { p[qg&VKB  
    Left l; yWY|]Pp  
public : J>h;_jA  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} EEwWucQ  
c1#+Vse  
template < typename T > GHG,!C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6|#g+&[  
      { ) EXJ   
      return FuncType::execute(l(t)); ]0-<>  
    } vaB!R 0  
Y0RgJn  
    template < typename T1, typename T2 > ^Xs]C|=W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q.T:0|  
      { H,K`6HH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?1w"IjUS  
    } a g;dc  
} ; FN\GE\H  
kOI !~Qk  
"dtlME{Bx  
同样还可以申明一个binary_op %/pc=i|+  
&*gbK6JB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QBihpA 1;  
class binary_op : public Rettype ^l(^z fsZ  
  { ^P$7A]!  
    Left l; HeozJ^u\?  
Right r; mb{q(WEPP  
public : YgimJsm  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~ffwLgu!  
Mudrg[@ `  
template < typename T > JA6";fl;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :<utq|#s  
      { doLNz4W  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); wW5Yw i  
    } i/$SN-5}1  
,YB1 y)x  
    template < typename T1, typename T2 > |^Kjz{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7I >J$"  
      { @i1q]0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); j^ EbO3  
    } qm%nIU \*  
} ; >>7aw" 0  
BY( eV!  
9)lZyE}   
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 rQj~[Y.c  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 PGX+p+wB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Uw <{i  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 M-Sv1ZLh  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :Q- F9o J  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 XU9'Rfp  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &t3Jv{  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) DsQ/aG9c%  
下面是修改过的unary_op _yVPpA[a  
4f {+pf^R  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > c0[k T  
class unary_op Zi{0-m6+  
  { ?\ Q0kr.T%  
Left l; k ,fTW^?  
  i!,HB|wQ  
public : Ekjf^Uo  
_B$"e[:yX  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =bL{i&&  
l &Z(K,6  
template < typename T > C*rd;+1A  
  struct result_1 <[hz?:G"$  
  { o^GC=Aca`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; .'lN4x  
} ; 3dm'xe tM  
#ZTLrq5b  
template < typename T1, typename T2 > o0`q#>7!_b  
  struct result_2 j04/[V)  
  { x+:zq<0|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MGybGbd  
} ; @a(oB.i  
asz?p\k:bC  
template < typename T1, typename T2 > }\Z5{OA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aYVDp{_  
  { eqhAus?)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); o](.368+4  
} Euu ,mleM  
`%y5\!X  
template < typename T > SRf5W'4y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .Dx2 ;lj  
  { I?M@5u  
  return OpClass::execute(lt(t)); fl)zQcA  
} l%<c6;  
X9~p4ys9{  
} ; bn-=fb(  
]o*$h$?s  
)4ncutb  
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 O<X )p`,`  
好啦,现在才真正完美了。 38wq (  
现在在picker里面就可以这么添加了: sX'nn   
*#h;c1aP  
template < typename Right > 3 Gd|YRtk  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const sHsg_6~  
  { %wW'!p-<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >'Hx1;  
} |yv]Y/ =  
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。 c&e0OV\m  
7K:FeW'N  
-tyaE  
r*Z_+a8  
? s4oDi|:  
十. bind (8x gn  
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。 ]!aUT&  
先来分析一下一段例子 @p]UvqtB@  
8\_*1h40s  
qTy v.#{y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4J8Dh;a`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5/(sjMB  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 q+%!<]7X  
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。 D|TR!  
我们来写个简单的。 b1)\Zi  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: veO?k.u(  
对于函数对象类的版本: Z= ik{/  
f4 O]`U  
template < typename Func > 6[+j'pW?  
struct functor_trait ]_ #SAhOR)  
  { gh61H:tkR  
typedef typename Func::result_type result_type; <<<NXsH  
} ; (&c,twa~  
对于无参数函数的版本: GNZ#q)qT  
7LdzZS0OM  
template < typename Ret > H:MUNc8i  
struct functor_trait < Ret ( * )() > yHOqzq56  
  { -TZ^~s  
typedef Ret result_type; "XB4yExy  
} ; k =|K|  
对于单参数函数的版本: acae=c|X  
}.t^D|  
template < typename Ret, typename V1 > ^O \q3HA_4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :D4];d>1  
  { 8]]@S"ZM,\  
typedef Ret result_type; 5Pqt_ZWy  
} ; O! (85rp/  
对于双参数函数的版本: H &fTh  
nl9kYE [  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > c(&AnIlS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rkIMM,   
  { S}mm\<=1  
typedef Ret result_type; CjV7q y  
} ; D!me%;  
等等。。。 D2$^"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5p{25N_t  
#G~wE*VR$  
template < typename Func > tvCcyD%w  
struct func_return f}blB?e  
  { 6VFirLd  
template < typename T > UOJ*a1BM  
  struct result_1 kwc*is  
  { 23k)X"5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q;No"_aAd  
} ; m{O Dz :  
MYu`c[$jZ  
template < typename T1, typename T2 > ydyG}XI7V  
  struct result_2 c dDY]"k  
  { SctJxY(}!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $>![wZ3  
} ; SdSgn|S  
} ; Q[jI=$Q)  
R. O  
?-S8yqe  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 wA1Ey:q  
0}D-KvjyP  
template < typename Func, typename aPicker > HoL~j({  
class binder_1 y:C)%cv}*  
  { L9$&-A9ix  
Func fn; T?#s'd  
aPicker pk; nfa_8  
public : W7$s5G,  
^8Z@^M&O"  
template < typename T > ]2PQ X4t 0  
  struct result_1 eX@ v7i,}  
  { ot0U-G(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ovbEmb  
} ; |SxMN %M!  
{x9j_/R  
template < typename T1, typename T2 > Xout:dn  
  struct result_2 [.ey_}X8  
  { 2'Y{FY_Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PY2[ S[  
} ; dK`(BA{`3  
7oD y7nV4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6N&| 2:U  
ovB=Zm  
template < typename T > Y}S.37|+^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O%52V|m}{  
  { 3`x sK[  
  return fn(pk(t)); CX]RtV!  
} *!i,?vn  
template < typename T1, typename T2 > JV&Zwbu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <r_3obRC  
  { p%tE v  
  return fn(pk(t1, t2)); Jb7iBQ2%  
} `t%|.=R  
} ; e~3]/BL  
C0gfJ~M )  
^u3*hl}YKy  
一目了然不是么? 'frWu6]< 4  
最后实现bind q?(A!1(u  
}M^_Z#|,  
xUQdVrFU  
template < typename Func, typename aPicker > '^e0Ud,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) hI*`>9l  
  { |y klT  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 'y< t/qo  
} bB y'v/  
Ywmyr[Uh'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 JaA&eT|  
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。 `(P "u  
W8< @sq~I  
十一. phoenix .#"1bRWpZ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: w<Zdq}{jO  
!X%S)VSMU  
for_each(v.begin(), v.end(), K4_~ruhr  
( N`f!D>b:dn  
do_ Rq"VB.ef&{  
[ dJloH)uJZ>  
  cout << _1 <<   " , " 0 4P.p6  
]  c^rC8E  
.while_( -- _1), *U :VM'a  
cout << var( " \n " ) EK^JLvyT  
) s;anP0-O  
); O5u cI$s  
u$apH{  
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: uFz/PDOZ@  
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 JvKO $^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *@CVYJ'<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?){0-A4  
fDL3:%D  
Yd[U  
template < typename Cond, typename Actor > 3(aRs?/ O  
class do_while MgHOj   
  { mluW=fE  
Cond cd; p 7 , f6kG  
Actor act; 3gC\{y!8  
public : dv}8Y H["  
template < typename T > $[)6H7!U)  
  struct result_1 ThjUiuWe  
  { @mvIt  
  typedef int result_type; _2wAaJvA  
} ; joxS+P5#  
Tnf&pu#5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} MKV=m8G=  
2r %>]y  
template < typename T > 9 aY'0wa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?$UH9T9)  
  { S4;wa6  
  do +G<}JJ'V  
    { >?^~s(t  
  act(t); :uOZjEZi  
  } z`c%?_EK  
  while (cd(t)); 0PYvey }[  
  return   0 ; G%xb0%oi]%  
} 2O?Vr" A  
} ; d&/^34gn  
3X,]=f@_  
&B?@@ 6  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). fx]\)0n  
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%2t{"  
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。 f+*J ue  
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。 7bctx_W&6  
下面就是产生这个functor的类: x*NqA( r  
d-9uv|SJ  
_Ngx$  
template < typename Actor > >.a+:   
class do_while_actor <E D8"~_  
  { O]c=Yyl  
Actor act; `6 |i&w:b  
public : K#_~ !C4L  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :&xz5c`"04  
83mlZ1jQz  
template < typename Cond > NYWG#4D  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; kA?X^nj@  
} ; Ll008.#  
r~8D\_=s  
q >Q:X3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 k\sc }z8X  
最后,是那个do_ qFV;n6&V  
Ly#h|)  
~%olCxfO  
class do_while_invoker \;nD)<)J  
  { 6H(fk1E  
public : G> f^ 2  
template < typename Actor > CnxK+1n l  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3$GY,B  
  { _<u8%\  
  return do_while_actor < Actor > (act); vpZu.#5c  
} 1"8Z y6t  
} do_; `4q5CJ2  
43vGgGW  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \4[c}l  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 QH@Q\ @,  
最后来说说怎么处理break和continue ygmv_YLjm  
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。 \[Sm2/9v  
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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