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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda EZ{/]gCK  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 OM{Dq|  
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, [-]A^?yBM  
_25d%Ne0  
pI 5_Hg  
6WO7+M;z  
  class filler :])JaS^  
  { >[8#hSk  
public : ZYDW v/u  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]<+3Vw  
} ; sbA2W~:  
D2)i3vFB  
_ .!aBy%xf  
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: .<dOED{v  
/sV?JV[t  
@`Wt4<  
6W:1>,xS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); c"qPTjY  
w49{-Pp[  
k{{hZ/om  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 p_9g|B0D  
*(p7NYf1  
}+_9"YQ:  
{( dP  
二. 战前分析 44j,,k  
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。 cafsMgrA  
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 }U i_ynZ!  
W6M jQ%f  
 ;b|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); '{CWanTPi  
  /* --------------------------------------------- */ `{<JC{yc?  
vector < int *> vp( 10 ); qS| AdkNL  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); L:i+}F;M)s  
/* --------------------------------------------- */ gZ*hkKN6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); N;g$)zCV1  
/* --------------------------------------------- */ ]\`w1'*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Tw UsVM(~  
  /* --------------------------------------------- */ qy6K,/& 3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  ^ `je  
/* --------------------------------------------- */ ^X^,>Z|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `yx56  
A9iQ{l  
_{mJ.1)V;  
~hzEKvs  
看了之后,我们可以思考一些问题: )\"I*Jwir  
1._1, _2是什么? q^%5HeV 2  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ]xYayN!n  
2._1 = 1是在做什么? X+%u(>>  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 T(gg>_'jh  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 %:%MUdl6  
4ODX 5If  
9ClF<5?M  
三. 动工 4M7^ [G  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Op90NZI#K  
);!dg\U  
uD[^K1Ag]^  
0H<4+ *`K  
template < typename T > Z7oaQ\fR  
class assignment }|,EU!nDi  
  { 6$DG.p  
T value; xh`Du|jvm  
public : `T`c@A  
assignment( const T & v) : value(v) {} NU(^6  
template < typename T2 > Uqr{,-]5v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Q<C@KBiVE  
} ; VT Vm7l  
9GaL0OWo  
ff[C'  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 j 37:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment p8_2y~ !  
VD9J}bgJ  
1P \up   
l%@dE7<&#Z  
  class holder 5/k)\`  
  { @T_O6TcY  
public : -C=]n<ak  
template < typename T > K: 4P ;ApI  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const uZ-`fcCjD  
  { ?N(u4atC  
  return assignment < T > (t); \DaLHC~  
} {vjq y&?y  
} ; _En]@xK3&  
EL"4E',  
Okk hP  
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: !}y8S'Yjw  
V.U|OQouT  
  static holder _1; rrYp'L  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ty.drM  
}\U0[x#q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); uO6c3|Zjs  
而不用手动写一个函数对象。 pL%4= ]m  
}0vtc[!  
|KTpK(6p  
nwhm[AaNs  
四. 问题分析 D)h["z|F  
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。 8dlInms  
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。 aK!xRnY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >d'EInSF  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 qq/_yt  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 jzQ9zy_  
xTGP  
五. 问题1:一致性 cK/PQsMP  
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?| G;Us-IRZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1O|RIv7F[/  
n|J.)E.  
struct holder |b,zw^!e['  
  { Dxz5NW4  
  // C CLfvex  
  template < typename T > e K\|SQb  
T &   operator ()( const T & r) const O~nBz):2  
  { 1`nc8qC  
  return (T & )r; xcsFODx~  
} >c&4_?d&,A  
} ; H7y&N5.V  
/E; ;j9  
这样的话assignment也必须相应改动: :jl u  
"^18&>^  
template < typename Left, typename Right > 5f/@: ~  
class assignment x_]",2 W'  
  { |:dCVd<du  
Left l; \ YjB+[.  
Right r; 3x,Aczb  
public : 4S^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "9TxK6  
template < typename T2 > U.d'a~pH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } UUZ6N ZQI  
} ; e=0l<Rj  
:v|r=#OI  
同时,holder的operator=也需要改动: ](]*]a4ss  
nomu$|I  
template < typename T > InAU\! ew  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const yp( ?1  
  { b/T20F{W\o  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); cw*(L5b u  
} V< 2IIH5^  
cr2{sGn|  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 )i},@T8[  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 07~pf}  
!pG+Ak?  
return l(rhs) = r; 0G+L1a-  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 v+|@}9|Z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |`N$>9qN  
N02zPC 8  
template < typename Tp > %ZJ),9+  
class constant_t mrhsKmH  
  { 2<p5_4"-U*  
  const Tp t; Wm];pqN  
public : d#X&Fi   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} zpBBnlq  
template < typename T > !"Z."fm*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const MoC*tImWR  
  { & y#y>([~  
  return t; 9_g>BI;"8  
} dqIZ#;:g  
} ; 5<'n  
t;Fbt("]:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 MR^umLM88  
下面就可以修改holder的operator=了 N]3-L`t  
o06A=4I  
template < typename T > 'vqj5YTj  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Qi(e`(,'  
  { ?,A}E|jZ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); kKFuTem_3  
} )Tyky%P+iI  
bCJ<=X,g`K  
同时也要修改assignment的operator() X}n&`y{/  
1]a*Oer}  
template < typename T2 > _OyP>| L'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } hfl%r9o  
现在代码看起来就很一致了。 5`OK-  
6E)uu; 8  
六. 问题2:链式操作 hY4)W  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]6?c8/M  
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。 n.;5P {V1  
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。 =woqHTR  
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。 ;] l{D}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct eG[umv.9b  
q?e16M  
template < typename T > FJ3:}r6 "  
struct result_1 %XDip]+rb  
  { #`YxoY`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ZmYa.4'L  
} ; 4iL.4Uj{N  
~T;a jvJ  
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: P?W T)C2)u  
Ba\wq:  
template < typename T > h4$OXKme?  
struct   ref C+Fh$  
  { \'}/&PCkr  
typedef T & reference; j L>I5f  
} ; N9>'/jgZX  
template < typename T > Jq$6$A,f  
struct   ref < T &> ?,+C!R?  
  { 0pZ.; /<{  
typedef T & reference; s)`1Rf  
} ; g4.'T51  
{Q#Fen ;y|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~L4*b *W  
zBrWm_R5T  
template < typename T > %~8](]p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const taD T;t  
  { Jnu}{^~  
  return l(t) = r(t); rSc,\upz  
} a?xq*|?  
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。 bH)8UQR%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5{!a+  
J1u@A$4l?  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 dwf #~7h_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: l9ch  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 MK!]y8+Z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Ztpm_P6  
最后的布局是: c9cphZ(z  
                Add 5@r_<J<>  
              /   \ ]C!Y~  
            Divide   5 J _[e9  
            /   \ *Wuctu^9  
          _1     3 m_PrasZ>  
似乎一切都解决了?不。 9L)&n.t1  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 (x@i,Ba@  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 QB.*R?A  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ;?HZ,"^I  
AT'_0> x8  
template < typename Right > 'nj&}A'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )W}/k$S  
Right & rt) const ]B-$p p  
  { .$ P2W0G  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^S;RX*  
} J}Z_.:JO(w  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 DbNi;m  
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。 A aF5`  
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。 kgbr+Yw2X  
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。 >1)@n3.<O  
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。 '@}?NV0  
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? -$]DO5fY  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: +(h6{e%)  
Ivl^,{4  
template < class Action > LP m# 3U  
class picker : public Action ]cGz~TN~  
  {  >Wr   
public : `Hp.%G(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} E't G5,/m  
  // all the operator overloaded  _.J[w6  
} ; 65e Wu=T  
Ppo^qb  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ,ov v  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Zy+QA>d|  
g]PLW3  
template < typename Right > ,h(f\h(9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const JXy667_  
  { /K<GN7vN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gkq RO19  
} ptcH>wM!  
Rp%\`'+Xz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > C4SD  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 as\K(c9  
HV.|Eh_7  
template < typename T >   struct picker_maker  ~bWWu`h  
  { Z$m2rZ#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \q d)l  
} ; pil*/&pB  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > h C`p<jp/  
  { B| 0s4E  
typedef picker < T > result; j C1^>D  
} ; 4kY{X%9  
YT%SCaU  
下面总的结构就有了: 5SWX v+  
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。 CO)b'V,  
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。 ]v,y(yl  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]!Aze^7;  
至此链式操作完美实现。 ~JmxW;|_x)  
\g6 # MNW  
'JKvy(n>  
七. 问题3 u1|Y;*  
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。 2T2#HP  
WZ V*J&  
template < typename T1, typename T2 > .=w`T #L  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]H9HO2wGQ  
  { 4.kkxQR7r  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Y;5^w=V  
} t T/*ZzMq#  
^~1@HcJo  
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: c$SxDYG  
~x^+OXf!^g  
template < typename T1, typename T2 > d?qO`- ~$  
struct result_2 $Qc%9p @i  
  { )Jjw}}$}Y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; pS)X\Xyw  
} ; )mZy>45  
Z 7ZMu  
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? :V1ZeNw  
这个差事就留给了holder自己。 l0bT_?LhK  
    ~)CU m[:oM  
W:( Us y  
template < int Order > :7;Iy u  
class holder; p{#7\+}  
template <> d_|v=^;  
class holder < 1 > ]{,=mOk  
  { ~hw4gdtS  
public : 4a-F4j'  
template < typename T > e5\1k#@  
  struct result_1 #Q)w$WR  
  { M@z/ gy^  
  typedef T & result; |;1:$E"  
} ; l:C0:m%  
template < typename T1, typename T2 > l|QFNW[i  
  struct result_2 z+B  
  { W p* v Vv  
  typedef T1 & result; K<9MK>T  
} ; 0`Qs=R`OM  
template < typename T > +fR`@HI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Xwq2;Bq  
  { Q-%=ZW Z  
  return (T & )r; E|}Nj}(*  
} j%<@ui u  
template < typename T1, typename T2 > 3~09)0"!d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lxJ.h&"P  
  { wDTV /"Y  
  return (T1 & )r1; g wiC ,  
} U`4Z j1y  
} ; IHMyP~{  
EHM 7=|#  
template <> >\Pj(,'  
class holder < 2 > M@86u^80  
  { yBjWPx?  
public : !7kOw65+0  
template < typename T > *)SgdC/f  
  struct result_1 n>+W]I&E  
  { [5:7 WqB  
  typedef T & result; @wZ_VE7B  
} ; I:7,CV  
template < typename T1, typename T2 > 13@| {H CB  
  struct result_2 juZ3""  
  { _NN{Wk/3w  
  typedef T2 & result; P@![P Ij  
} ; ]h8V{%H  
template < typename T > W/QOG&g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QI{Y@xQ  
  { ! \Kh\  
  return (T & )r; 71ybZ 0  
} Hx0,kOh)  
template < typename T1, typename T2 > [uV/ Ra*g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R63d `W  
  { nvs7s0@Fqe  
  return (T2 & )r2; Q9V4-MC9  
} wi >ta  
} ; ~ +$><qj  
2|o$eq3t  
vw 2@}#\:  
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> >。 6%y: hLT  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: q &o=4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: k/Ro74f=  
\kO_"{7n  
return l(i, j) = r(i, j); #ms98pw%5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) nxRrmR}F  
(R,n`x2^  
  return ( int & )i; mMWNUkDq  
  return ( int & )j;  ]bSt[  
最后执行i = j; o~>go_Y  
可见,参数被正确的选择了。 \F3t&:  
]TOY_K8"z#  
VX%\_@  
/L Tyiiz6  
6K0*?j{;"  
八. 中期总结 jO.E#Ei}~  
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: Q;M\P/f  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 m"}G-#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 C5 !n {  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor R>q'Ymu~  
J[AgOUc  
0:8'Ov(  
FX 3[U+  
gJ7pu N  
&6EfybAt^_  
九. 简化 Br??Gdd  
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。 SQk!o{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "YZ`g}sG  
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: :gt wvM7/B  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 giq`L1<  
  +-*/&|^等 2kve?/  
2. 返回引用。 \59hW%Di  
  =,各种复合赋值等 u] b6>  
3. 返回固定类型。 D1k]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) XrF9*>ti?  
4. 原样返回。 P.7B]&T6  
  operator, lU& IS?^?  
5. 返回解引用的类型。 iiscm\  
  operator*(单目) DdgFBO  
6. 返回地址。 h]$zub  
  operator&(单目) &y+eE?j  
7. 下表访问返回类型。 JN!YRcj  
  operator[] Bnv%W4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 R4;6Oi)  
  operator<<和operator>> lHXH03  
zYsGI<4  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 q[ZYlF,Ho  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }J`Gm  
j!rz@Y3  
template < typename Left > )-oNy-YL  
struct value_return 3 Gkw.  
  { bcfOp A  
template < typename T > ]CYe=m1<2Q  
  struct result_1 Y._AzJ&B[  
  { 70~]J8T+u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; na)_8r~  
} ; <^paRKEa+#  
|/$#G0X;H  
template < typename T1, typename T2 > 3u<2~!sR  
  struct result_2 cs)hq4-L`  
  { 2]wh1)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]&>)=b!,  
} ; #96a7K  
} ; ;Wdo*ysW  
40XI\yE_?  
S;~_9i]upe  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait F(r &:3!97  
C&gJP7UF  
下面我们来剥离functor中的operator() XJ+sm^`vOf  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9q?gmAn.  
}$ der  
return l(t) op r(t) 7=9jXNk Y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  o~B=[  
return op l(t)  "(xu  
return op l(t1, t2) s~CA @  
return l(t) op 3L|k3 `I4  
return l(t1, t2) op *h1@eJHMz  
return l(t)[r(t)] _U %B1s3y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _DQdo  
A@+.[[  
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: |Z;Av%%  
单目: return f(l(t), r(t)); dhbJ1/z^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); CAO$Zt  
双目: return f(l(t)); % |V:F.f  
return f(l(t1, t2)); :gXj( $  
下面就是f的实现,以operator/为例 R.@GLx_zpQ  
w&H7S{  
struct meta_divide ,ic}   
  { 7VraWW`H'  
template < typename T1, typename T2 > V#gXchH[L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `XQ5>c  
  { ?zEgN!\R)  
  return t1 / t2; =0S7tNut  
} FB""^IC?W  
} ; G>j/d7  
f 36rU  
这个工作可以让宏来做: dO2cgY}  
EHOdst  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Z:}^fZP  
template < typename T1, typename T2 > \ 4(NI-|q0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; yd k  
以后可以直接用 @gd-lcMYW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4'M#m|V  
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 A<&9   
(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。。。) HDYf^mcW  
kI]1J  
w[XW>4x K  
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 BLRrHaX0  
!u"Hf7/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y+E@afsKs  
class unary_op : public Rettype $[d}g  
  { eUl[gHP  
    Left l; ()iJvf>@  
public : I('l )^m%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8^T' a^Wt  
?~$y3<[  
template < typename T > 2-]m#}zbP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "3K0 wR5  
      { <"-sN  
      return FuncType::execute(l(t)); -v:Y\=[\  
    } *m7e>]-  
,F1$Of/'@\  
    template < typename T1, typename T2 > (L\tp> E-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D4G{= Y}G  
      { C9fJLCufC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); oq|K:<l  
    } -Bc.<pFqp  
} ; *oF{ R^  
0 [s1!Cm!i  
D^pAf/ek@i  
同样还可以申明一个binary_op |:AjQ&PM)  
T@L^RaPX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?h5Y^}8Qg  
class binary_op : public Rettype !j(R _wOq  
  { _ &T$0SZco  
    Left l; 2iUF%>  
Right r; @{bf]Oc  
public : !"wIb.j }0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &CS=*)>$  
\"Np'$4eu  
template < typename T > P?I"y,_ p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XjV7Ew^7  
      { D=8=wT2 <  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @8 pRIS"V  
    } N7NK1<vw2  
zd}"8  
    template < typename T1, typename T2 > >uVG]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F$caKWzny5  
      { __a9}m4i7x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); WA<~M) rb  
    } 4)`{ L$  
} ; Aam2Y,B  
v>,XJ7P  
G#csN&|,  
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 ! _QU-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6K,AQ.=V2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Z$q}y 79^  
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。 Mqna0"IYx*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 'rSM6j  
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。。。 F:n7yey  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 vnKUD|  
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) (h E^<jNR  
下面是修改过的unary_op v"^G9u  
[[Z*n/tr  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > p}h)WjC  
class unary_op :/u EPki  
  { #jnb6v=5v  
Left l; cc@y  
  TG!sck4/-Q  
public : n|8fdiK#}  
/m%;wH|6%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Qml<JF  
j_k!9"bt  
template < typename T > VlK WWQj  
  struct result_1 O)&V}hU*  
  { NpSS/rd $  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [z/OY&kF  
} ; EayZ*e ]  
.(! $j-B  
template < typename T1, typename T2 > Ygg+*z  
  struct result_2 Zb@PwH4  
  { Mq-;sPsFP  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -cMqq$  
} ; Obbjl@]  
\h:$q E7  
template < typename T1, typename T2 > UF?qL1w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m'Ran3rp  
  { "wdC/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6<gh:vj  
} zh7NXTzyf  
Ty7x jIs  
template < typename T > X'O3)Yg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wq]^1g_  
  { M4`qi3I  
  return OpClass::execute(lt(t)); -_B*~M/vV`  
} &kh-2#E  
<"6 }C)G  
} ; : x W.(^(d  
*M09Y'5]  
o H$4K8j  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ,|D<De\v&  
好啦,现在才真正完美了。 "HlT-0F  
现在在picker里面就可以这么添加了: K;Fy&p^d  
L)kwMk  
template < typename Right > :GK]"sNC  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \#L}KW  
  { (r.[b  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); bIR7g(PJ.b  
} SIVzc Hm  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 b0t/~]9G  
Dz8)u:vRS  
',~,hJ0  
I~|.Re9a  
xzh`q  
十. bind X$)<>e]!>  
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。 eX>x +]l6  
先来分析一下一段例子 U8 '}(  
`bNY[Gv>)  
# R}sGT  
int foo( int x, int y) { return x - y;} mSr(PIH{\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 PCtf&U  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 " 5,'K~hz  
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。 ^Yul|0*J  
我们来写个简单的。 zr2oU '+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: D&#wn.0|E  
对于函数对象类的版本: 'b~,/lZd  
DJR_"8  
template < typename Func > 0F/o  
struct functor_trait >We4F2?  
  { D5^wT>3>  
typedef typename Func::result_type result_type; _e:c 22T'  
} ; 4J{6Wt";  
对于无参数函数的版本: $9bLD >.  
opc`n}Fc  
template < typename Ret > ?cF`T/z]"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > "2# #Fcu=  
  { &#_c,c;  
typedef Ret result_type; ^zn&"@  
} ; J#ujIe  
对于单参数函数的版本: QY|Rz(;m  
Qq+$ea?>  
template < typename Ret, typename V1 > 0o7*5| T4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > '*lVVeSiFw  
  {  >cw%ckE  
typedef Ret result_type; gaV>WF  
} ; wl7G6Y2  
对于双参数函数的版本: }LeizbU  
wwUa+6?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (ZSd7qH"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > d;@"Naw  
  { ~HBQQt  
typedef Ret result_type; VUmf;~  
} ; &L`^\B]k|  
等等。。。 VH M&Y-G  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy FLUvFD  
~xCv_u^=  
template < typename Func > 2+s#5K&i  
struct func_return owQSy9Az  
  { zo83>bt  
template < typename T > 9lqH  
  struct result_1 jzvrJ14  
  { 3n_N^q}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7bSj[kuN  
} ; sBm)D=Kll  
LT[g +zGB  
template < typename T1, typename T2 > > zA*W<g  
  struct result_2 mUA!GzJ~u-  
  { SR_<3WW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v9*31Jx  
} ; lWPh2k  
} ; YpJJ]Rszg  
y90wL U9f  
=hY9lxW  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,i)wS1@  
+cWo^d.  
template < typename Func, typename aPicker > g|TWoRx:  
class binder_1 3Zdwt\OQ  
  { QlE]OAdB42  
Func fn; WIKSz {"=/  
aPicker pk; N1iP!m9Q  
public : )5Wt(p:T6_  
&$yxAqdab  
template < typename T > +9exap27  
  struct result_1 /#}o19(-d  
  { {:] u 6l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3FY87R   
} ; V9Pw\K!w#\  
z94#:jPmG  
template < typename T1, typename T2 > o4U0kiI@  
  struct result_2 8B! MgNKV  
  { C&HN#Q_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zt;aB>jz#  
} ; mR O@ZY;5  
"*< )pnJ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} G,!{Q''w  
G ,e!!J  
template < typename T > (1e,9!?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const go9tvK  
  { |_njN  
  return fn(pk(t)); S ^]mF>xX8  
} 1 HY K& ',  
template < typename T1, typename T2 > 9+#BU$*v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :Z%-&) F  
  { =&Z#QD"vl  
  return fn(pk(t1, t2)); p(>D5uN_}5  
} [2{2w68D!  
} ; p~WX\;   
"^Vnnb:Z*o  
~jJF&*)  
一目了然不是么? / %1-tGh  
最后实现bind *b7evU *1  
% oJH 6F  
]TVc 'G;  
template < typename Func, typename aPicker > {X 5G  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ra;:  
  { `y>BbJqy  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~6=aoF5"3?  
} '>cZ7:  
";jKTk7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0YZ66VN!  
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。 :{,k F  
cs9"0&JX  
十一. phoenix ioBYxbY`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^+w1:C5  
3tW}a`z9  
for_each(v.begin(), v.end(), ivg W[]  
( ''($E /  
do_ xwu b-yz  
[ yMEI^,0"  
  cout << _1 <<   " , " :}-VLp4b  
] rn]F97v@]  
.while_( -- _1), IdoS6   
cout << var( " \n " ) !5 ?<QKOe  
) ?)gc;K  
); <m/XGFc  
r{{5@  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: @6M>x=n5  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor [9d\WPLC  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 N6Dv1_c,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: MU4BAN   
87F]a3  
NIAji3  
template < typename Cond, typename Actor > G\R6=K:f7  
class do_while %?3$~d\n  
  { jx'hxC'3  
Cond cd; 0a9[}g1=#  
Actor act; l{QlJ>%~{;  
public : 5Y 7 %Z  
template < typename T > m2HO .ljc  
  struct result_1 OaKr_m  
  { +7{8T{  
  typedef int result_type; oT|:gih5  
} ; \0K&2'  
M< H+$}[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} nub!*)q  
JQ|*XU  
template < typename T > F$ckW'V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NtmmPJ|5  
  { qOAP_\@T  
  do IOa@dUh7a,  
    { Wj8WT)cB  
  act(t); Gzp*Vr  
  } v%kl*K`*  
  while (cd(t)); }zIWagC6  
  return   0 ; )Y`ybADd3  
} Bjh8uW G  
} ; 1)5/a5  
ju!V1ky  
G.r =fNP  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 411z -aS  
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。 ~R\ $Z  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 %jJIR88  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 QRx9;!~b}  
下面就是产生这个functor的类: 3vkzN  
"MD 6<H  
A@;{ #.O  
template < typename Actor > e:K'e2  
class do_while_actor 0$i\/W+  
  { xf?"Q#  
Actor act; ,&g-DC ag  
public : `4e| I.`^r  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Y5y7ONcn  
;X:Bh8tEV  
template < typename Cond > 8K@e8p( y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; oN)I3wO$  
} ; RRro.r,  
d6ifJ  
E B! ,t  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #=72 /[  
最后,是那个do_ cYvt!M\ed  
r?|(t?  
g-H,*^g+  
class do_while_invoker W)^%/lAh  
  { b~{nS,_Rn  
public : :UX8^+bfZ  
template < typename Actor > -c{Y+M`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const '$VP\Gj.  
  { [+ : zlA  
  return do_while_actor < Actor > (act); t. HwX9  
} HdyE`FY\  
} do_; ]bbP_n8  
3NdO3-~)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $oJjgAxcZ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7q{yLcC"  
最后来说说怎么处理break和continue dA<SVk*0Q  
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。 .J=QWfqt  
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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