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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~Ry?}5&:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 n?'I&0>M  
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, 1 ~ fD:  
y}Ji( q~  
1h_TG.YL9>  
MHNuA,cz  
  class filler nKpXRuFn\  
  { foO /Yc  
public : %i[G6+-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} x{y}pH"H  
} ; }Fs;sfH  
*9Eep~ 6  
lr[U6CJY  
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: 2H+!78  
_M[@a6?  
!0i6:2nw  
t&m 8 V$Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }o^VEJc`O  
KU:RS+,e;  
4h% G %>j  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 TKJs'%Q7F6  
.yK~FzLs  
R|4a9G  
/Wos{ }Z 0  
二. 战前分析 5,Rxc=  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 o%Ubn*  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 "QCtF55X&  
E<6Fjy  
i"0]L5=P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ed">$S  
  /* --------------------------------------------- */ ob=](  
vector < int *> vp( 10 ); FO[x c;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (@wgNA-P  
/* --------------------------------------------- */ EyU5r$G  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); I'W`XN  
/* --------------------------------------------- */ MPaF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `p qj~s  
  /* --------------------------------------------- */ ~@Yiwp\"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (.r9bl  
/* --------------------------------------------- */ R-%v??  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $wnK"k%G  
ha Tmfh_|  
#GoZH?MAF  
 C=k]g  
看了之后,我们可以思考一些问题: s0EF{2<F  
1._1, _2是什么? <V?csx/eRd  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 @-B)a Z  
2._1 = 1是在做什么?  al#BfcZW  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 sn>2dRW{  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 R9 +0ZoS  
K+WbxovXU  
lk/T| 0])  
三. 动工 vMD%.tk  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Ddu1>"p-x  
F"|OcKAA}h  
0[\sz>@  
VPC7Dh%.  
template < typename T > 0Wd2Z-I  
class assignment VK)vb.:  
  { <vb%i0+b.^  
T value;  Vv|%;5(  
public : <I 5F@pe'  
assignment( const T & v) : value(v) {} w; rQ\gj  
template < typename T2 > ! !KA9mP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8D]&wBR:  
} ; ab-z 7g  
`#g62wb,HY  
~-J!WC==U  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >_3P6-L>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment FGRdA^`  
H^TU?vz} <  
%2q0lFdcM  
5u5-:#sLy  
  class holder '}$]V>/  
  { r(qw zUI  
public : $l W 7me  
template < typename T > iNO}</7?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const v.Vd js  
  { . .5s 2  
  return assignment < T > (t); s* ;rt  
} (=\))t8J  
} ; ;L`NF"  
`T#Jiq E  
7M.TLV!f]  
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: A )q=.C#e  
)(/Bw&$  
  static holder _1; Ia@!Nr2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @A.7`*i_  
G~ONHXL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); GEs5@EH  
而不用手动写一个函数对象。  k00&+C  
E[=# Rw!*  
YqQAogy h  
O)FkpZc@9c  
四. 问题分析 7;8DKY q  
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。 F!RzF7h1  
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。 hJc^NU5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (ah^</  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {SRv=g  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 SuJa?VU1w  
fD* ?JzVY  
五. 问题1:一致性 7*MjQzg-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?| O$*\JL  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 yDORL| E'  
eWk W,a  
struct holder 6Zx'$F.iqK  
  { kJ_XG;8  
  // 'Szk!,_  
  template < typename T > FgnS+c3W(  
T &   operator ()( const T & r) const F2^qf  
  { AMSn^ 75  
  return (T & )r; Io*mFa?  
} }C'h<%[P  
} ; 0l'"idra  
ugy:^U  
这样的话assignment也必须相应改动:  qDK\MQ!  
cx_$`H  
template < typename Left, typename Right > =7vbcAJ\  
class assignment D,,$  
  { !h.bD/? K  
Left l; CBu$8]9=  
Right r; ba "_ !D1  
public : e_ h`x+\:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E]&tgZO  
template < typename T2 > #I-qL/Lm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [+3~wpU(p  
} ; krSOSW J  
dXMO{*MF{H  
同时,holder的operator=也需要改动: +01bjM6F_1  
knABlU  
template < typename T > %7SGQE#W_~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const s$?u'}G3  
  { )J(@e4;Rv  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Y![//tg  
} $.Qu55=z<  
~E3"s  
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。 A4IPd  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 WW3! ,ln_  
o%3VE8-  
return l(rhs) = r; {SJnPr3R  
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。 rhH !-`m  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: M1,1J-h  
Aw,#oG {N  
template < typename Tp > o#frNT}  
class constant_t omZ bn  
  { Uv|^k8(  
  const Tp t;  $1.l|  
public : pcO{%]?p  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} HI!bq%TZ4  
template < typename T > dx)v`.%V  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const p}MH LM  
  { :}+m[g  
  return t; `XK+Y  
} J?[}h&otQ  
} ; wrEYbb  
2`cVi"U  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 W't.e0L<6  
下面就可以修改holder的operator=了 &aWY{ ?_  
IfF&QBi  
template < typename T > &Tn7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 40Z/;,wp{  
  { - * _"ZgE  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); U\`yLsKvH`  
} q,fk@GI'2  
tg%C>O  
同时也要修改assignment的operator() nTH!_S>b(Y  
tRzo}_+N  
template < typename T2 > Yvxp(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -) \!@n0  
现在代码看起来就很一致了。  |7wiwdD"  
a^MR"i>@G  
六. 问题2:链式操作 V1>>]]PS  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (IIOVv 1J  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 =:pN82.G  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 .,( ,<  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 J>S`}p  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct s[tFaB1  
("rIz8b  
template < typename T > ~8^)[n+)x  
struct result_1 P(XNtQ=K  
  { -"X} )N2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Rss=ihlM  
} ; ^J7g)j3  
VkDFR [k_  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Tx0l^(n  
*N?y<U  
template < typename T > ;J40t14u  
struct   ref V[BlT|t  
  { )`gE-udR  
typedef T & reference; #^;^_  
} ; 8- ]7>2?_  
template < typename T > WA79(B  
struct   ref < T &> G)wIxm$?0  
  { _=oNQ  
typedef T & reference; gKay3}w  
} ; `@r#o&  
zV=(e( [  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: h | +(  
K#],4OG  
template < typename T > G9uWn%5r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const KqT~MPl  
  { n\D3EP<s  
  return l(t) = r(t); D:Y `{{  
} fl18x;^I  
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。 iWNTI  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 j[o5fr)L  
q;a#?Du o  
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 DUK.-|a7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;q&\>u:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 UZUG ?UUM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ds9`AiCW>  
最后的布局是: 3` aJ"qQE  
                Add ,*$/2nB^  
              /   \ Bt^];DjH  
            Divide   5 `[J(a u$z  
            /   \ y:zo/#34  
          _1     3 D7Nz3.j  
似乎一切都解决了?不。 fMFlY%@t  
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。 y Yvv;E  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 sP NAG  
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: > AV R3b  
jn;b{*Lf  
template < typename Right > ]\:FFg_O6t  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {\HE'C/?  
Right & rt) const ,As78^E{  
  { tKUy&]T  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UW[{Y|oE  
} t(:6S$6{e  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 e[@ ^UY  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 2)^[SpZ  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 6c>tA2G|8  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 !OJSQB,  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 'k9hzk(*  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ;Q.g[[J/p  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: {@u}-6:wAT  
m 5NF)eL  
template < class Action > x6x6N&f?  
class picker : public Action s!E-+Gw  
  { =9;jVaEMJL  
public : sE8.,\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Pk; 9\0k7  
  // all the operator overloaded m&Mvb[  
} ; =c8U:\0  
r_Rjjo  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 rS 4'@a  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ,b@0Qa"  
/m;w~ -N  
template < typename Right > Vy:ER  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const NB&u^8b  
  { NW9k.D%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'g a1SbA]  
} 1*x4T%RF$  
+Hb6j02#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > G\H@lFh  
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。 @$79$:q N  
j1>77C3  
template < typename T >   struct picker_maker ^~5tntb.  
  { NoJo-vo*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -7" >A~c  
} ; MQ>vHapr  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > '+X9MzU*\  
  { gHlahg  
typedef picker < T > result; <v('HLA  
} ; {Pg7IYjH  
V]PTAhc  
下面总的结构就有了: $XI5fa4Tt  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 pKMf#)qm  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 "7 )F";_(^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ryx<^q  
至此链式操作完美实现。 @ec QVk  
_V{WXsOx(  
=dX*:An  
七. 问题3 /:e|B;P`k  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 .#h ]_%  
3MjMN%{P  
template < typename T1, typename T2 > @Ds?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xsFWF*HPs  
  { DI}h?Uf ,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !T0IMI  
} -JZl?hY(  
XR\ iQ  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: hBE}?J>  
IHo6&  
template < typename T1, typename T2 > %1HW ) 7  
struct result_2 xm YA/wt8  
  { eS@RA2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; mc(&'U8R0I  
} ; YQN=.Wtc  
\lR~!6:  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? =WEfo;  
这个差事就留给了holder自己。 -"a+<(Y  
    & ,&+/Sr11  
}C#YR( ]  
template < int Order > ~:)$~g7>b  
class holder; MO#%w  
template <> o-O/MS   
class holder < 1 > XtfL{Fy|T  
  { 'KQu z)-  
public : g\(7z P  
template < typename T > wKY6[vvF  
  struct result_1 hkU# lt  
  { Ky nZzR  
  typedef T & result; wOi>i`D&  
} ; 5[gkGKkf_  
template < typename T1, typename T2 > ?o.G@-  
  struct result_2 $;;?'!%.  
  { *qb`wg  
  typedef T1 & result; !Q7   
} ; jSYj+k  
template < typename T > @/0aj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;#~ !`>n?  
  { (tq)64XVz  
  return (T & )r; 9D#PO">|  
} yl'~H;su  
template < typename T1, typename T2 > RycEM|51V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WejY b;KS  
  { W&!Yprr  
  return (T1 & )r1; >uuX<\cW  
} C#-x 3d-{  
} ; cE*|8'rSf  
~!A,I 9  
template <> i2j)%Gc}  
class holder < 2 > n)K6Z{x  
  { AN~1E@"  
public : `z=MI66Nl  
template < typename T > a|7V{pp=M  
  struct result_1 +u=xBhZ  
  { ;C"J5RA  
  typedef T & result; p-7dJ  
} ; ;%jt;Xv9  
template < typename T1, typename T2 > /BIPLDN6  
  struct result_2 If&p$pAH?  
  { C3_*o>8  
  typedef T2 & result; M}5C;E*  
} ; gN]`$==c[  
template < typename T > MW$9,[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )@Zel.XD  
  { "7<4NV@yQ  
  return (T & )r; |;_ yAL  
} 1QN]9R0`#7  
template < typename T1, typename T2 > W.67, 0m$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^2??]R&Q  
  { Xl aNR+  
  return (T2 & )r2; ]52_p[hZ}<  
} B\=&v8  
} ; cKfYkJ)A'  
3?geJlD4  
?B}>[  
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> >。 u51/B:+   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: hNoN=J  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^Ue.9#9T&g  
Ci*5E$+\  
return l(i, j) = r(i, j); 9/%|#b-z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) N4Lk3]  
iK#{#ebAoW  
  return ( int & )i; T5Fah#-4  
  return ( int & )j; w}1)am &pD  
最后执行i = j; eQLa.0  
可见,参数被正确的选择了。 =_1" d$S&  
ld?M,Qd  
JIQzP?+?  
O:x=yj%^  
8zGzn%^  
八. 中期总结 82=][9d #  
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: 1Jd:%+T  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 08` @u4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @E)XT\;3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^$L/Mv+  
zR .MXr  
7RLh#D|  
]S[r$<r$  
ZV U9t  
lxd<^R3i#^  
九. 简化 dg!sRm1iZ:  
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。 UEeqk"t^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 uJO*aA{K  
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: /Yh([P>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 us cR/d  
  +-*/&|^等 E.6\(^g  
2. 返回引用。 ~9c9@!RA2  
  =,各种复合赋值等 aj,ZM,Ad  
3. 返回固定类型。 C[pDPx,#:G  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) MQ+ek4  
4. 原样返回。 1,QRfckks  
  operator, b#m47yTW9<  
5. 返回解引用的类型。 Gs6 #aL}]R  
  operator*(单目) 4(&'V+o  
6. 返回地址。 qa~[fORO[  
  operator&(单目) !eq]V9  
7. 下表访问返回类型。 ^ UzF nW@a  
  operator[] 8tL61x{]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 L8G4K)  
  operator<<和operator>>  4{?x(~  
tWiV0PTI  
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。 bDo'hDmW  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _"bx#B*  
J53;w:O  
template < typename Left > ~V&ReW/  
struct value_return 'YG`/@n;  
  { ^ \?9W  
template < typename T > -^5R51  
  struct result_1 >guQY I@4,  
  { ah92<'ix  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; yU.0'r5uR  
} ; F"=MU8  
@}gdOaw  
template < typename T1, typename T2 > fUXp)0O  
  struct result_2 GN<I|mGLJK  
  { 8z CAy@u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3KKe4{oG  
} ; T42g4j/l~  
} ; LTe7f8A  
,fw[J  
J]0#M:w&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0- UeFy  
{P-PH$ E-  
下面我们来剥离functor中的operator() a)1,/:7'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: b {5|2&=  
r2th6hl~  
return l(t) op r(t) Lk9>7xY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) IO#W#wW$M  
return op l(t) RtL<hD  
return op l(t1, t2) ^ztf:'l@C  
return l(t) op CA4-&O"  
return l(t1, t2) op o^?{j*)g  
return l(t)[r(t)] WI6E3,ejB1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] K*9b `%  
bwJi[xF  
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: n@Ag`}  
单目: return f(l(t), r(t)); CnH R&`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); o FLrSmY)E  
双目: return f(l(t)); 1aE/_  
return f(l(t1, t2)); q UnFEg  
下面就是f的实现,以operator/为例 FQFENq''B  
ej;ta Kzj  
struct meta_divide pJz8e&wyLM  
  { {yHfE,  
template < typename T1, typename T2 > L\ %_<2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) xgz87d/<:  
  { |^Es6 .~  
  return t1 / t2; 2M?lgh4"  
} {nefS\#{  
} ; uKy*N*}  
=T)2wcXBB  
这个工作可以让宏来做: lt4jnV2"a  
fn OkH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^wa9zs2s;/  
template < typename T1, typename T2 > \ <k](s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0EOX@;}  
以后可以直接用 s%oAsQ_y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #P#R~b]  
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 [bG>qe1}&  
(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。。。) $O'2oeM  
*fSM'q;  
SN(=e#ljE  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 noA\5&hqW  
)6&\WNL-x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pT@!O}'$  
class unary_op : public Rettype \&5@yh  
  { S I7B6c  
    Left l; P|4E1O  
public : ]$*{<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1H =wl =K  
e@=[+iJc  
template < typename T > 7omGg~!k(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i4n b#  
      { Iv72;ZCh?6  
      return FuncType::execute(l(t)); ]7kGHIJ|  
    } s;s-6%p  
@/~k8M/  
    template < typename T1, typename T2 > e6HlOGPVQH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tR* W-%  
      { _]UDmn[C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9*;isMkq<  
    } O'-Zn]@.]  
} ; XDk o{jEJ  
)8 :RiG2B  
xH_ie  
同样还可以申明一个binary_op xY0QGQca  
N!BOq`#da  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :ECK $Cu  
class binary_op : public Rettype Q *]`t@ q  
  { ^HFU@/  
    Left l; 2ZbY|8X$r  
Right r; s~Wu0%])Q  
public : ; axa ZV  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K#UA M .  
-`dxx)x  
template < typename T > urXb!e{l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fslk7RlSKg  
      { #IaBl?}r^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $Kz\ h#}  
    } NB5L{Gf6-  
OF<n T  
    template < typename T1, typename T2 > @MZ6E$I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x;FO|fH  
      { mnQjX ?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); QP5:M!O<)  
    } xrVZxK:!  
} ; S~rVRC"<xo  
aC yb-P  
V,XP&,no\j  
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 Z#Zzi5<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4zqE?$HM'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \kV7NA  
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。 uP{+?#a_-\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! P}+|`>L  
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。。。 }'V'Y[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,rFLpQl  
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) vg:J#M:  
下面是修改过的unary_op .l( r8qY#  
M-Z6TL  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $sc8)d\B  
class unary_op y:|.m@ j1  
  { ?Y0$X>nm  
Left l; av; (b3Lq  
  M,\|V3s  
public : )/WA)fWkT  
fb0T/JT w  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} or!D  
/R(U>pZ  
template < typename T > `! ,\kc1  
  struct result_1 v[, v{5b  
  { >^T,U0T])  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |P.  =  
} ; n$hqNsM  
HV*:<2P%D  
template < typename T1, typename T2 > vN0L( B  
  struct result_2 `FYtiv?G  
  { Ng."+&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; XU;{28P  
} ; 4lY&=_K[)  
0l(E!d8&'  
template < typename T1, typename T2 > uD ?I>7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )~?S0]j}  
  { [L*[j.r7[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); k5fH ;  
} f0cYvL ]  
}P&1s,S8J#  
template < typename T > *C3uMiz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oz\{9Lwc  
  { uFrJ:l+  
  return OpClass::execute(lt(t)); A{i][1N  
} U9@t?j_#X{  
Lem\UD$D`  
} ; (:&&;]sI  
X|-v0 f  
(5Z8zNH`3  
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 M]6w^\4j9  
好啦,现在才真正完美了。 k Z+q  
现在在picker里面就可以这么添加了: |iwM9oO%  
%S >xSqX  
template < typename Right > {*M>X}voS  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7GBZA=J  
  { ]689Q%D  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [0%yJH  
} fH#F"^ A  
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。 r/N[7 *i  
=RW* %8C  
d{iu+=NXz  
AND7jEn  
=1{H Sf  
十. bind vWqyZ-p,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。 V!pq,!C$v  
先来分析一下一段例子 nR,Qm=;  
m6bWmGn GC  
M&|sR+$^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 'WKu0Yi^'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 D_l/Gxdpr  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 26\HV  
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。 M(;y~ |e  
我们来写个简单的。 [ -9)T  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: bGGeg%7  
对于函数对象类的版本: i#L6UKe:Q  
sow bg<D  
template < typename Func >  aNOAu/  
struct functor_trait m+D2hK*  
  { 5z9r S<  
typedef typename Func::result_type result_type; !XgQJ7y_Z  
} ; -{yDk$"  
对于无参数函数的版本: "?oo\op  
 _/8_,9H  
template < typename Ret > x\Nhix}1D  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ax-=n(   
  { $Qn& jI38  
typedef Ret result_type; 0=N4O!X9  
} ; HO 266M  
对于单参数函数的版本: ucQezmie  
J>f /u:.  
template < typename Ret, typename V1 > YYTO,4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]}nu9z<  
  { W@:^aH  
typedef Ret result_type; IT8B~I\OY  
} ; |RHO+J  
对于双参数函数的版本: #D!$~ h&i  
3mpP| b"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7ZF}0K$^B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3M}AxE u  
  { !d:tIu{)  
typedef Ret result_type; 'b LP ~  
} ; )vO_sIbnW  
等等。。。 P/FrE~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy f?2zLE>u  
^OHZ767v  
template < typename Func > 6tOP}X  
struct func_return 8lMZ  
  { o:Ln._bj  
template < typename T > 9U!JK3d  
  struct result_1 p])D)FsMB  
  { 08`f7[JQo]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]MC/t5vCu  
} ; =ft9T&ciD  
"EJ\]S]$X  
template < typename T1, typename T2 > #uQrJh1o8  
  struct result_2 , yTN$K%M  
  { j1'\R+4U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G"}qV%"6"  
} ; 7^c2e*S  
} ; (&q@~ dJ  
1UC2zM"  
}'u3U"9)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7 2`/d`  
O:2 #_  
template < typename Func, typename aPicker > ozVpfs  
class binder_1 k"t >He  
  { #g,H("Qy({  
Func fn; ty':`)  
aPicker pk; X)I/%{  
public : x]H3Y3  
/#29Y^Z)=  
template < typename T > ]OUD5T  
  struct result_1 Mk<m6E$L  
  { ki#y&{v9Be  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; aWdUuid  
} ; ,bxz]S1W  
bG52s  
template < typename T1, typename T2 > &.hoC Po$  
  struct result_2 fH&zR#T7U4  
  { W^wd ([  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %@>YNPD`E  
} ; yz2(_@R  
\Ph]*%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} n>n"{!  
ehU"*9  
template < typename T > eVTO#R*'|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L+Eu d  
  { Q^nG0<q+  
  return fn(pk(t)); CK=ARh#|  
} f7.m=lbe  
template < typename T1, typename T2 > `nKJR'QC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )4PB<[u  
  { Ln:lC( '  
  return fn(pk(t1, t2)); y!F:m=x<  
} #T[%6(QW  
} ; tO7I&LNE  
$-Cy  
6I"C~&dt  
一目了然不是么? *g*VCO  
最后实现bind A3j"/eKi2  
f0OgK<.>T  
lelMt=  
template < typename Func, typename aPicker > f7ZA837Un  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Y!F!@`%G  
  { uO"y`$C$_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); s88y{o  
} \PzN XQ$  
<vL}l:r  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9Kx<\)-GMD  
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。 \,hrk~4U;(  
EPv%LX_j  
十一. phoenix h+5 @I%WX  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =88t*dH(,"  
.ByU  
for_each(v.begin(), v.end(), w?*j dwh,'  
( kwO eHdV^  
do_ ;|;iCaD a+  
[ 4? v,wq  
  cout << _1 <<   " , " ~+=E"9Oo  
]  ; HP#bx  
.while_( -- _1), 0_Lm#fE U  
cout << var( " \n " ) v"/TmiZ  
) sSz%V[X WL  
); QTfu:m{  
i2`#   
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:  9|<Be6  
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 .x>HA^4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 UTvs |[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ajg\aof0{  
:,47rN,qa  
jAZ >mo[  
template < typename Cond, typename Actor > VcrVaBw  
class do_while r,Ds[s)B  
  { lJUy;yp_+  
Cond cd; D,E$_0  
Actor act; _Ds@lVY  
public : 9{$8\E9*nd  
template < typename T > UP]1(S?  
  struct result_1 nGns}\!7'  
  {  `Klrr  
  typedef int result_type; -<PC"B  
} ; mbGcDG[HQ  
gJKKR]4*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ><K!~pst}  
Tt%}4{"  
template < typename T > @+:4J_N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jWSb5#Pw  
  { MUB37  
  do j %H`0  
    { >T QZk4$  
  act(t); S~> 5INud  
  } #52NsVaT@  
  while (cd(t)); 26 ?23J ;  
  return   0 ; ^aHh{BQ%  
} Wy.";/C  
} ; [Y$V\h=V  
{"jd_b&  
9T?64t<Ju  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !*_K.1'  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ;iQp7aW{$  
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。 Dkw*Je#6PX  
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。 ED/FlL{  
下面就是产生这个functor的类: Oy%Im8.-A#  
7`dY1.rq  
U!0E_J  
template < typename Actor > 4w;~4#ZPp  
class do_while_actor [;Fofu Z  
  { g|4w8ry  
Actor act; E(;i>   
public : 5 VKcV&D  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &[~[~m|  
. ,R4WA,  
template < typename Cond > \K}aQKB/j  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -dG,*0 >  
} ; B2(,~^39  
iadkH]w  
f?maa5S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 v?)SA];  
最后,是那个do_ Sr"/-  
/PW&$P1.]"  
\8>oJR 6  
class do_while_invoker [e1L{_*l  
  { (bvoF5%  
public : ESv:1o`?n  
template < typename Actor > SK-W%t  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Onw24&  
  { Q6x%  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,E9d\+j  
} (tKMBxQo8  
} do_; o|rzN\WJn  
:1MM a6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %E.S[cf%8&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "lrA%~3%[P  
最后来说说怎么处理break和continue jI0]LD1k  
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。 $:;%bjSI  
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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