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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <. V*]g/;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Xk:_aJ  
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, cU "uKR  
wk2Ff*&  
BtF7P}:MGf  
`nd$6i^#W  
  class filler 1#XZVp;M  
  { ddlF4L_  
public : -c[fg+L9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2FM}" g<8  
} ; WXa<(\S\V  
Vzh\ 1cF  
g]?QV2bX6  
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: Ki[&DvW:  
X|Nb8 1M  
C jz(-018  
nKch:g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6"2IV  
8&y#LeM1TT  
W#L/|K!S  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Go7 oj'"  
( n!8>>+1C  
5QG?*Z~?7  
[n$6 T  
二. 战前分析 ,UxAHCR~9  
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。 *3(mNpi{_  
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 riSgb=7q9  
M ~6 $kT  
/b."d\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3oPyh $*  
  /* --------------------------------------------- */ C!|Yz=e  
vector < int *> vp( 10 ); fjqd16{Q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >UXNR`?  
/* --------------------------------------------- */ N LSJ D  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); kq> I?wg  
/* --------------------------------------------- */ L1MG("R  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3#{Al[jq  
  /* --------------------------------------------- */ XJA];9^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Z1U@xQj  
/* --------------------------------------------- */ I(qFIV+H R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); CE|rn8MB  
Lr*\LP6jx3  
[$`%ve  
}k @S mO8  
看了之后,我们可以思考一些问题: mv#*%St5  
1._1, _2是什么? iE^=Vf;  
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。 O0sLcuT$  
2._1 = 1是在做什么? vSwRj<|CF  
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。 (~?p`g+I.P  
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。 [`!%u3  
n"Wlfd0  
,3Aiz|v-  
三. 动工 sc y_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: CWSc#E  
Bm +Ca:p%  
,Y7QmbX^  
5jsZJpk$  
template < typename T > Fzy5k?R  
class assignment q!YAA\'31  
  { X?'pcYSL  
T value; ]3L/8]:  
public : }qBmt>#  
assignment( const T & v) : value(v) {} kTm}VTr 1  
template < typename T2 > /sdZf|Zl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } sE[ Yg8yAt  
} ; h*\u0yD)  
bv}e[yH  
E^m;Ab=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 BR:Mcc  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment eaDG7+iS  
C40o_1g  
c6VyF=2q  
%m-U:H.Vp  
  class holder 8;x0U`}Ez(  
  { @iN"]GFjS  
public : -]Q\G  
template < typename T > YRU95K [  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const N{uVh;_  
  { plM:7#eA  
  return assignment < T > (t); -[[( Zx  
} zxeT{AFPr?  
} ; wJh/tb=$o  
?H eUU  
<,y> W!  
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[tYu:  
TrBW0Bn>p  
  static holder _1; 4u#TKr.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 H^M>(kT#&  
Cl!9/l?z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P+DIo7VTX  
而不用手动写一个函数对象。 dj{~!}  
bbT$$b-  
D THWL  
P=Su)c  
四. 问题分析 w YQEm  
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。 S1U[{R?,  
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。 \r"gqv)^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 TQ=HFs ~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?/8V%PL~$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 y2=yh30L0E  
G"h}6Za;DO  
五. 问题1:一致性 WWATG=  
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?| ;3o7>yEv  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `UT UrM  
aa{+,(  
struct holder %^[D+1ULb  
  { iU AY  
  // my#\(E+  
  template < typename T > "<LWz&e^^  
T &   operator ()( const T & r) const .h(iyCxP  
  { 8 #:k  
  return (T & )r; "uFwsjz&B  
} uaZHM@D  
} ; 5]n\E?V'L  
U>DCra;  
这样的话assignment也必须相应改动: uF<?y0t  
~0@fK<C)O  
template < typename Left, typename Right > !;0K=~(Y^  
class assignment l2I%$|)d  
  { 1xInU_SPf  
Left l; #/{3qPN?@  
Right r; BvUiH<-D  
public : =}.gU WV  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P>(FCX  
template < typename T2 > ;; ;=)'o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?:G 3U\M  
} ; buT6 )~lw  
c3r`T{Kf  
同时,holder的operator=也需要改动: AREjS $  
s;$f6X  
template < typename T > <_#2+7Qs  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const f+8 QAvh  
  { bkS"]q)>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \`E^>6!]q  
} ?'_6M4UKa  
gtePo[ZH.P  
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。 |gIE$rt-~W  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 fH$#vRcq  
O8 SE)R~  
return l(rhs) = r; B{*{9!(l9  
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。 Gr#3GvL  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (|NCxey  
<'N:K@Cs  
template < typename Tp > </u=<^ire  
class constant_t 5{Q9n{dOh  
  { p4 =/rkq  
  const Tp t; ,Vw>3|C  
public : e .~11bx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ncMzHw  
template < typename T > &} { #g  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @\o"zU  
  { I2Imb9k~B  
  return t; Eku  9u  
} RB|i<`Z  
} ; 8g Z)c\  
hidQOh  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 zo8D"  
下面就可以修改holder的operator=了 &{UqGD#1&  
r$8'1s37`  
template < typename T > P=_fYA3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const j[.nk  
  { ^\&FowpP  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `G_~zt/  
} :mW< E  
bzxf*b1I  
同时也要修改assignment的operator() 1m#.f=u{R  
P%gA` j  
template < typename T2 > CS~_>bn  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~$J(it-a  
现在代码看起来就很一致了。 a[ayr$Hk?  
Ikw@B)0}  
六. 问题2:链式操作 t%%()!|)j  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 S_/S2(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。 Cs7ol-\)  
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。 X-(4/T+v  
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。 JO+tY[q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,Gg;:)k\  
9)NKI02M|  
template < typename T > EK Vcz'w  
struct result_1 W\NC3]  
  { N2"B\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; bd~m'cob>  
} ; w"wW0uE^  
b^Re947{g  
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: M/dgW` c  
@uldD"MJ<]  
template < typename T > 6-fv<Pn  
struct   ref R$8{f:Pj  
  { yDwh]t  
typedef T & reference; WFh.oe8  
} ; (D) KU9B>  
template < typename T > oJ\g0|\qwe  
struct   ref < T &> %l!?d`?  
  { 6{Q-]LOc[.  
typedef T & reference; [&PF ;)i  
} ; kM{8zpn  
bXOKC  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: )38%E;T{X  
.Zv~a&GE  
template < typename T > nqm=snh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Z$JJ0X  
  { UZ2_FP  
  return l(t) = r(t); YLGE{bS  
} BEvY&3%l  
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。 ,1#? 0q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 LwK]fFtu  
o_BTo5]  
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 [Hx(a.,d  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2&>t,;v@  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4,z|hY_*t  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 VMRfDaO9  
最后的布局是: !>n!Q*\(Ov  
                Add b4i=%]v8  
              /   \ hdH z", )  
            Divide   5 1o%#kf  
            /   \ TZ5TkE;1  
          _1     3 $R/@8qnP W  
似乎一切都解决了?不。 }7[]d7  
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。 $Dj8 a\L  
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。 YM:sLeQ~c  
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: 5@m ,*n&[  
]690ey$E:j  
template < typename Right > SL-2^\R  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const HS/.H,X  
Right & rt) const J<QZ)<T,&  
  { TA-2{=8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :LY.C<8  
} Ee2P]4_d  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "u!gfG?oH  
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。 2c 0;P #ol  
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。 5MaN {*)l  
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。 V;xPZ2C;  
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。 J W@6m  
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? Wvf>5g)?  
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: KtL?,zi  
E 6TeZ%g  
template < class Action > Ne1Oz}  
class picker : public Action 0BlEt1e2T  
  { /)sP, 2/  
public : .EL3}6"A  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,s#~00C|  
  // all the operator overloaded E5n7 <  
} ; $qQYxx@  
>X$JeME3  
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。 'NhQBk  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: E(4c&  
| 6JKB'  
template < typename Right > p|t" 4HQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `xLsD}32  
  { @/.# /  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ["EXSptB  
} TjTG+uQ  
sip4,>,E  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Q^Cm3|ZO  
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。 BqNeY<zB*  
f47]gtB-  
template < typename T >   struct picker_maker EVX3uC}{  
  { k56Qas+3=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?n `m  
} ; KUUA>'=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > K>$f#^  
  { &< BBP n@\  
typedef picker < T > result;  4@  
} ; (w hl1  
-<s Gu9  
下面总的结构就有了: ^el+ej/=  
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。  @./h$]6  
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。 H~+A6g]T  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >o?v[:u*  
至此链式操作完美实现。 4f[%Bb  
u;_h%z5K  
S\).0goOW  
七. 问题3 fZo#:"{/K  
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。 T?pS2I~  
)y,^M3$?C  
template < typename T1, typename T2 > 5)!g.8-!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q,,  
  { yDafNH  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); A9MM^j V8  
} <giBL L!  
10FiA;  
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: ^9[Q;=R  
13X}pnW  
template < typename T1, typename T2 > 7y'uZAF  
struct result_2 Y~I<Locv  
  { D!rPF)K )  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7&ED>Bk  
} ; bqcCA9 1  
.T'@P7Hdx  
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? 53])@Mmus  
这个差事就留给了holder自己。 ' P?h?w^T  
    faQmkO  
!RI _Uph  
template < int Order > rm[C{Pn  
class holder; >$4# G)s  
template <> I%3[aBz4  
class holder < 1 > U N9hZ>9  
  { XIdh9)]^}  
public : 32YbBGDN!f  
template < typename T > ;o9h|LRs  
  struct result_1 dht0PZdx?  
  { h@Q^&%w  
  typedef T & result; 8<6H2~5<  
} ; S[Du >  
template < typename T1, typename T2 > }D#: NlMp  
  struct result_2 DzAZv/h76  
  { UHZuH?|@  
  typedef T1 & result; {~U3|_"[pX  
} ; yH/A9L,Z  
template < typename T > v-{g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const UT<e/  
  { 5RP kAC  
  return (T & )r; .{V"Gn9!  
} $'J3 /C7  
template < typename T1, typename T2 > 6zi>Q?] 1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <CyU9`ye  
  { ]q]xU,  
  return (T1 & )r1; n=.P46|  
} G!q[NRu  
} ; G *CPj^O  
W7S~~  
template <> m{/7)2.  
class holder < 2 > C-&ymJC|  
  { f<YYo  
public : Q\$3l'W  
template < typename T > %2\Hj0JQQ  
  struct result_1 <3;p>4gN  
  { n Nt28n@  
  typedef T & result; ~non_pJ  
} ; bKQho31a'  
template < typename T1, typename T2 > M-o'`e'  
  struct result_2 WMB%?30  
  { 2*: q$c  
  typedef T2 & result; yb`PMjj15  
} ; FZHA19Kb  
template < typename T > !jj`Ht)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P%3pM*.  
  { :X0L6y)u  
  return (T & )r; p `"k=tZ{  
} aB ,-E>+  
template < typename T1, typename T2 > 5'zXCHt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const '2(m%X\6  
  { HlGSt$woX  
  return (T2 & )r2; +,76|oMsQ%  
} or]v]*:~l  
} ; 7UfNz60+~  
ZVjB$-do  
W XQ@kQD  
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> >。 X6HaC+P  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: QN:v4,$d  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: vF72#BNs  
kK? SG3  
return l(i, j) = r(i, j); PYkhY;*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M+/G>U  
bZnOX*y]  
  return ( int & )i; 5hrI#fpOR  
  return ( int & )j; H"A%mrb  
最后执行i = j; >e;-$$e  
可见,参数被正确的选择了。 ]fyfL|(;  
V1aP_G-:  
hOj{y2sc  
@62T:Vl  
z(|^fi(  
八. 中期总结 5ya9VZ5#  
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: fkV@3sj  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 gaF6 j!p  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 o<G 9t6~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }9fa]D-a?  
jI-a+LnEm  
?.~1%l!  
&\h7E   
\-\>JPO~<  
Ew8@{X y  
九. 简化 .~]|gg~  
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。 ]eL# bJ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 fUT[tkb/!  
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: ?UXF z'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ":!$Jnj,  
  +-*/&|^等 :#rP$LSYC  
2. 返回引用。 /$~1e7 W  
  =,各种复合赋值等 xT HD_?d  
3. 返回固定类型。 /3b *dsYsl  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :/5m D  
4. 原样返回。 }`tSRB7  
  operator, ;+Jx,{ )  
5. 返回解引用的类型。 0Hnj<|HL  
  operator*(单目) 8D*7{Q  
6. 返回地址。 1 .3#PdMR,  
  operator&(单目) [M|^e;tWK  
7. 下表访问返回类型。 =*\s`ox`  
  operator[] ;blL\|ch;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?@64gdlwq  
  operator<<和operator>> =2R4Z8G  
":]X r!e  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 g3^s_*A  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8g#$Y2P  
"Y&I#&$b\  
template < typename Left > [&lK.?V)  
struct value_return il0K ^i  
  { sy&[Q{,4  
template < typename T > J%&LQ9  
  struct result_1 z:QDWH  
  { bZu'5+(@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; R"nB4R0Uh  
} ; WgNA%.|,  
QPlU+5Cx  
template < typename T1, typename T2 > X4;U4pU#  
  struct result_2 ]!hjKu"  
  { )%(ZFn}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (.J/Ql0Y  
} ; MO`Y&<g~A  
} ; \/ bd  
qGinlE&\  
~D52b1f  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait P\U<,f  
d4Uw+3ikW  
下面我们来剥离functor中的operator() rj4@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <8r"QJY/  
DB vM.'b$  
return l(t) op r(t) Q):#6|u+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |x}TpM;ni  
return op l(t) K@.5   
return op l(t1, t2) Cfi{%,em  
return l(t) op Jh"[ug  
return l(t1, t2) op :.:^\Q0  
return l(t)[r(t)] 85<k'>~L  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ZrN(M p  
&;PxDlY5  
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: 8Km&3nCv$Q  
单目: return f(l(t), r(t)); $AK ^E6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); PGTEIptX7  
双目: return f(l(t)); 7oZ :/6_>  
return f(l(t1, t2)); \u[x<-\/6  
下面就是f的实现,以operator/为例 y_X6{}Ke  
oz!)x\m*H  
struct meta_divide `z!AjAT-G  
  { o;8$#gyNY  
template < typename T1, typename T2 > ~Ntk -p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) w{ja*F6  
  {  _){|/Zd  
  return t1 / t2; g/GI'8EMj  
} y0%@^^-Ru  
} ; KzHN|8 $o  
[LVXXjkFI  
这个工作可以让宏来做: |$WHw*F^  
9*"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1?'4%>kp  
template < typename T1, typename T2 > \ (UkP AE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; pqG> |#RG  
以后可以直接用 x@#>l8k?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )5|9EXh  
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 |rx5O5p  
(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。。。) ;*%rFt9FK  
%\'=Y/yP  
@?B+|*cm  
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 h,LSqjf "  
5U 84 *RY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U,rI/'  
class unary_op : public Rettype H,> }t S  
  { d) -(C1f  
    Left l; k1Y\g'1  
public : E\iK_'#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?P9aXwc  
A7 RI&g v5  
template < typename T > *HrEh;3^J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }*x1e_m}H  
      { BM :x`JY  
      return FuncType::execute(l(t)); N*gJu  
    } I~7iIUD  
'F W?   
    template < typename T1, typename T2 > f3UCELJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N{Sp-J>  
      { @IG's-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !)a_@d.;i  
    } )fJ"Hq  
} ; Du_5iuMh  
fJFNS y  
TXImmkC  
同样还可以申明一个binary_op MlV(XG>'  
c>bns/f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b9H(w%7ucU  
class binary_op : public Rettype :8 2T!  
  { #:6-O  
    Left l; .}__XWK5  
Right r; CW1l;uwtU  
public : 9p_?t'&>q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @a8lF$<  
l b(  
template < typename T > 0|e[o"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bQ*yXJ^8  
      { 4 \z@Evm  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); IO)Y0J>x  
    } *7Vb([x4;  
BA\aVhmx  
    template < typename T1, typename T2 > t<rIg1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F5?S8=i  
      { :8b'HhjM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6A"$9sj6  
    } o U=vl!\J  
} ; Y"FV#<9@7E  
/pMOinuO  
$N?8[  
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 /k'7j*t Z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )+ <w>pc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H(y`[B,}*  
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。 \%7*@&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! J[ }H^FR  
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。。。 '!m6^*m|c  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 xpdpD  
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) 1T|f<ChIF<  
下面是修改过的unary_op eB0exPz%  
<8WFaP3,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (3n "a'  
class unary_op )n&hO_c/  
  { 56AC%_ g>  
Left l; oc1BOW z  
  |~Dl<#58  
public : ~& -h5=3  
5RPG3ppS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} B&cIx~+  
r;Sk[Y5#  
template < typename T > u=:f%l  
  struct result_1 /+*"*Br/  
  { bZ* = fdh  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }4 0T'y  
} ; TOwqr T/  
w)dnmrKDZg  
template < typename T1, typename T2 > V 20h\(\\  
  struct result_2 P%|~Ni_BTX  
  { 2cCiHEL#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +M"j#H  
} ; wR%Ta-  
HA'~1$#z  
template < typename T1, typename T2 > &y!?R$?b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FGDVBUY@  
  { aAjl 58  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;UQza ]i  
} `Gio 2gl9  
D4VDWv  
template < typename T > y_m+&Oe  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HzTmNm)  
  { ,AnD%#o  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6b|<$Je9  
} R`(2Fy%0\k  
9KVJk</:n  
} ;  l<6G Z  
>.meecE?Q  
33oW3vS  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug c}(H*VY2n  
好啦,现在才真正完美了。 Z- feMM  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~i|6F~%3  
W3le)&  
template < typename Right > d{YvdN9d  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const R'Jrbe|  
  { 'rB% a<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]oP1c-GEk  
} !|[rh,e]  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ;1(^H:7T  
of B:7  
RHUZ:r  
o=Vs)8W  
&jJu=6 U B  
十. bind [xqV`(vM  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 C:B7%<  
先来分析一下一段例子 KlT:&1SB9  
`nF SJlr&  
7ws<' d7/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} a{`hAI${  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~HmH#"VP  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 h%/BZC^L]|  
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。 *2h%dT:,%  
我们来写个简单的。 G4(R/<J,BQ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?Bf>G]zx  
对于函数对象类的版本: Yc[umn^K  
3RaduN]  
template < typename Func > AR [m+E  
struct functor_trait u`'" =Y_E  
  { D, ")n75  
typedef typename Func::result_type result_type; 9,?~dx  
} ; WE\TUENac(  
对于无参数函数的版本: I[?\ Or  
X.b8qbnq[  
template < typename Ret > =v:?rY}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > gkr9+  
  { p#$/{;yy  
typedef Ret result_type; 4Fg2/O_3  
} ; \]> YLyG  
对于单参数函数的版本: ~e}JqJ(97  
P) vD?)Q  
template < typename Ret, typename V1 > FCt<h/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > JX&U?Z  
  { WFF?VBT'^  
typedef Ret result_type; JV~ Dly>  
} ; 7${<u0((!  
对于双参数函数的版本: # 55>?  
i(.e=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ||:> &  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %0GwO%h},  
  { \OW:-  
typedef Ret result_type; 8 W  
} ; gKh*q.  
等等。。。 NsB]f{7>8+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 19$A!kH\  
AX`T ku  
template < typename Func > #QwkRzVoy  
struct func_return %5e|  
  { c!\Gj|  
template < typename T > Tri\5O0lPs  
  struct result_1 SA<\n+>q^  
  { ^+yz}YFM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JVoC2Z<  
} ; ^5X?WA,Z99  
1ui)Hv=h*  
template < typename T1, typename T2 > UBwl2Di  
  struct result_2 HTL6;87w+]  
  { ':n`0+Eh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e0(/(E:  
} ; ov+{<0Q  
} ; Wep^He\:  
|u>V> PN  
v.]{b8RR  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -_ 9k+AV  
]W3_]N 3  
template < typename Func, typename aPicker > *q6XK_  
class binder_1 X7$]qE K  
  { =E2 a#Vd  
Func fn; T f3CyH!k  
aPicker pk; S/E&&{`ls  
public : "WKOlfPa  
QATRrIj{e  
template < typename T > Bc8&-eZ ,  
  struct result_1 J.UNw8z  
  { {]\7 M|9\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; wa@Rlzij>  
} ; d`/8Q9tQ  
wh(_<VZ  
template < typename T1, typename T2 > KkUK" Vc  
  struct result_2 KPToyCyR1  
  { 8c) eaDu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'pt(  
} ; DWU=qD+  
FGn"j@m0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @V 'HX  
f7*Qa!!2p]  
template < typename T > ,8384'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DZqG7p$u4i  
  { y7+@ v'  
  return fn(pk(t)); 5M=U*BI  
} DQ8/]Z{H  
template < typename T1, typename T2 > 0h1u W26^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x+Yo#u22  
  { y hKH} kR  
  return fn(pk(t1, t2)); uUjjAGZ  
} ?;RY/[IX6  
} ; uqcG3Pi  
&MH8~LSb  
O\Huj=  
一目了然不是么? byI" ?  
最后实现bind %1 )c{7  
L!:NL#M  
:|(YlNUv  
template < typename Func, typename aPicker > )Ra:s>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2{j$1EdI@-  
  { L]MWdD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); K^!#;,0  
} W/UA%We3+L  
0m3hL~0(a  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Zv}F?4T~:  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 z6w'XA1_+t  
"" UyfC[  
十一. phoenix K#k/t"r  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -. *E<%  
}aOqoi7w  
for_each(v.begin(), v.end(), 8Ay7I  
( \HB fM&  
do_ ~ g!!#ad  
[ p*PzfSLN  
  cout << _1 <<   " , " N~]qQ oj,  
] YH58p&up  
.while_( -- _1), %fF,Fnf2  
cout << var( " \n " ) lZAGoR;0Ra  
) L-- t(G  
); r]Hrz'C`  
, LwinjHA*  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 6],?Y+_;)L  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 4P#jMox  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >8/Otg+h  
那么我们就照着这个思路来实现吧: fBh"  
h 8$.mQr  
8`L]<Dm  
template < typename Cond, typename Actor > %1TKgNf  
class do_while 3PkZXeH/  
  { fYuSfB+<  
Cond cd; 8Ze> hEG  
Actor act; ;>2-  
public : koT3~FK  
template < typename T > P?q HzNGi7  
  struct result_1 @{b5x>KX  
  { 29grbP  
  typedef int result_type; HKbV@NW  
} ; R'Ue>k  
KGOhoiR9:C  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }-:B`:K&  
[NE!  
template < typename T > D`QMlRzXy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _b8KK4UR  
  { k(G6` dY  
  do Yp(0XP5o  
    { <U$YJtEK  
  act(t); 1M`>;fjYa  
  } <SJ6<'  
  while (cd(t)); I._ A  
  return   0 ; }eSy]r[J  
} dm/3{\ 4  
} ; 7W}%ralkg  
!Fs$W  
!r.-7hR$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). D'[:35z  
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。 wDi/oH/H  
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。 vKnZ==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。 V_ (Ly8"1;  
下面就是产生这个functor的类: =xkaF)AW&v  
PW@ :fM:q  
[>`.,k  
template < typename Actor > V^tD@N  
class do_while_actor k-&<_ghT \  
  { 0(d!w*RpG  
Actor act; )-X8RRw'  
public : _886>^b@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1VYH:uGuAU  
$MvKwQ/  
template < typename Cond > D0 k ,8|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; kj2qX9 Ms  
} ; E[t[R<v,P!  
&(<>} r  
<`-sS]=d}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 l'<&H#A;'  
最后,是那个do_ PO5,lcBD<  
#O_%!7M{4  
M5RN Z%  
class do_while_invoker M p <r`PM2  
  { r1q'+i  
public : =~D[M)UO|  
template < typename Actor > A ___| #R  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ma\%uEgTD  
  { m^BXLG:b  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5vD\?,f E  
} h)sT37  
} do_; EyR/   
vg?(0Gasm*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6{d?3Jk  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 f\?Rhyz  
最后来说说怎么处理break和continue :!Z|_y{b  
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。 7 `~0j6FY  
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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