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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @P'("qb~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *v}3So  
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, pHftz-RS!  
7NFRCCXHQ  
X2[d15!9  
u&E$(  
  class filler :j<ij]rsI  
  { Ic<J]+Xq  
public : D#.N)@\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |/YwMBi  
} ; #Wf9`  
j%q,]HCANh  
u)hr  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: f[XsnN2  
e I^Q!b8n  
aioN)V  
 BH<jnQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ozCH1V{p  
cns~)j~  
5McOSy  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xY=%+o.?*  
LQo>wl  
xQ]^wT.Q  
#~JR_oQE!  
二. 战前分析 <@](uWu  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 n>o0PtGxC  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 v PJ=~*P=  
1y{@fg~..  
y@'~fI!E4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,,Ia4c  
  /* --------------------------------------------- */ bT8 ?(Iu  
vector < int *> vp( 10 ); \'>8 (i~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Rf4}4ixkj  
/* --------------------------------------------- */ j@guB:0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); d1{%z\u a  
/* --------------------------------------------- */ ExW3LM9(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Vz\?a8qQ<  
  /* --------------------------------------------- */ 3 {OZdl|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !iHJ!  
/* --------------------------------------------- */ Z37%jdr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); l`b%imX  
&UextGk7  
Iq% 0fX  
I;5:jT`  
看了之后,我们可以思考一些问题: kw$*o k  
1._1, _2是什么? 9^zA(  
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。 oScKL#Hu  
2._1 = 1是在做什么? tB<2mjg  
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。 v-MrurQ4  
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。 uJ:SN;  
},& =r= B  
B s{n  
三. 动工 Be4n\c.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: p+y2w{{  
92";?Xk  
fnJ!~b*qo  
YsBOh{Ml  
template < typename T > "3H?_!A9  
class assignment wc~k4B9"  
  { ][[\!og  
T value; 9bb 5?b/  
public : +]*hzWbe  
assignment( const T & v) : value(v) {} vUD>+*D  
template < typename T2 > ?E|be )  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =K`]$Og}8  
} ; FJC}xEMcN  
?,AWXiif  
SQhw |QdG  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 WvVf+| Km  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >=VtL4K^  
UPr8Q^wm  
g>&b&X&Y_  
QP={b+8  
  class holder yrCY-'%  
  { wS%j!|xhlV  
public : M?3#XQDvD  
template < typename T > W>2m %q U  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const sR*.i?lN  
  { w"/RI#7.  
  return assignment < T > (t); 24 L =v  
} ><r\ 5`  
} ; x4e8;A(y  
4)OM58e}  
iO2%$Jw9\  
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: /t;Kn m  
>"%}x{|  
  static holder _1; BSc5@;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8^U+P%  
X ^\kI1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cfrvx^,2&  
而不用手动写一个函数对象。 n1;y"`gHk  
&LM ^,xx}  
r_EuLFMA  
\NTNB9>CO  
四. 问题分析 l99{eD  
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。 z&W5@6")`  
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。 o0`|r+E\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 u ^Ss8}d  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 zZ})$Ny(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !-<PV  
0!(BbQnWI  
五. 问题1:一致性 uNS ]n}  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| r_?il]l  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 f83Tl~  
0X: :<N@  
struct holder Vt;!FZ  
  { D@ R>gqb  
  // 7$/%c{o  
  template < typename T > idLCq^jnJ  
T &   operator ()( const T & r) const *5Aq\g,n  
  { ~K-_]*[x  
  return (T & )r; 4Px  
} Q?7:Xb N  
} ; +~]:oj  
0oU;Cmw.  
这样的话assignment也必须相应改动: LI/;`Y=  
gZ&' J\  
template < typename Left, typename Right > s"g"wh',  
class assignment 0s+pcqOd^  
  { Zyx92z9Y  
Left l; _WeN\F~^  
Right r; cPL]WI0(  
public : qL1 d-nH  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dX vp-oi  
template < typename T2 > RbA.%~jjx*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } SeX:A)*ez%  
} ; @ApX43U(  
SWZA`JVK  
同时,holder的operator=也需要改动: -0R;C`(!  
r@9qjva  
template < typename T > I nCo[ 8SI  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const LjOHlT'  
  { di,?`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Xj+oV  
} YnLwBJ2i  
L^Q q[>  
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。 rh%-va9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 PR i3=3oF  
H6Qb]H. C  
return l(rhs) = r; ]Y%U5\$  
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。 3Hg}G#]WS  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7x ?2((   
Bx&F*a;5  
template < typename Tp > fj,]dQ T  
class constant_t <z+b88D  
  { 8ta`sNy9  
  const Tp t; sKU?"|G81G  
public : R]8^ @i1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $k= 5nJ  
template < typename T > SF#Rc>v  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const K,o@~fj  
  { 'CkN  
  return t; j^&{5s  
} H*&ZX AKv  
} ; .gS x`|!  
lAcXi$pF  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 R:}u(N  
下面就可以修改holder的operator=了 f}_d`?K  
}G50?"^u  
template < typename T > (K>=!&tlp=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const yxpDQ O~x  
  { 7vf?#^ RlV  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `4N{x.N  
} Pa}B0XBWP  
HvSYE[Zt|  
同时也要修改assignment的operator() !"e~HZmr  
Jfkdiyy"  
template < typename T2 > n$S`NNO{]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *gxo! F}  
现在代码看起来就很一致了。 pPX~pPIj2  
= e>#oPH  
六. 问题2:链式操作 Y3J;Kk#AH  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "Nx3_mQ  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 A7SE>e>  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 EE<^q?[3^  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 /e0cx:.w  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct qauZ-Qoc9  
QaMB=wVr  
template < typename T > AHA4{Zu[  
struct result_1 M zbs#v0  
  { &D[pX|!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; h)746T )  
} ; xQetAYP`  
|8s)kQ4$  
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: &K*x[  
cx(W{O"Jb  
template < typename T > nfV32D|3  
struct   ref '\iWp?`$  
  { 53w@  
typedef T & reference; ;N FTdP  
} ; =b* Is,R/  
template < typename T > ?(!<m'jEy  
struct   ref < T &> 5r$ X  
  { +z2+z  
typedef T & reference; ;Q0WCm\5  
} ; yQXHEB  
RXj6L~vs5_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: z U~o"Jv  
g[,1$39Z|@  
template < typename T > W"@FRWcd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const P(Fd|).j$  
  { RRBokj)]  
  return l(t) = r(t); +&p}iZp  
} TBzOz:k  
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。 Q.8)_w  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <%2A, Vz"  
y+P iH  
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 -a}d @&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: UW%.G  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 gtBnP~zT\B  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Ve1O<i  
最后的布局是: T|c9Swu r  
                Add (xJZeY)-b^  
              /   \ L,XWX8  
            Divide   5 jb~/>I^1  
            /   \ H$/r{gfg^  
          _1     3 h]#wwJF  
似乎一切都解决了?不。 7fOk]Yl[  
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。 tv+H4/  
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。 JBsHr%!i  
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: "1U:qr2-H  
':v@Pr|  
template < typename Right > G\?q{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const u{o!j7  
Right & rt) const ET&Q}UOE  
  { v=~=Q*\l  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `Xbk2KD p  
} $:YJ<HvG<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 y'9 bs  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 & m'ttUG?  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 :V%XEN)  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 UO& p2   
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 JERWz~n}  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 3']yjj(gHr  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: _Vs\:tygs  
!*?Ss  
template < class Action > "o*zZ;>^  
class picker : public Action 3KF[ v{  
  { k]n=7vw;  
public : +;}XWV  
picker( const Action & act) : Action(act) {} f8Xe%"<  
  // all the operator overloaded 9*@Kl`\  
} ; -'tgr6=|w"  
bIP'(B#1K  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ZjE!? '(ef  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:  4I> I  
9Fl}"p[>L.  
template < typename Right > rSYzrVc  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?\QEK  
  { 0nF>E@j^[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mxYsP6&  
} O^D$ ~ ]  
LN8V&'>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Di3<fp#w#  
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。 0@9.h{s@  
uM8YY[b  
template < typename T >   struct picker_maker *S).@j\{W  
  { BVx: JiA  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %C]K`=vI-  
} ; bBQ1 ~ R  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > y: 0j$%^  
  { E47U &xL  
typedef picker < T > result; Q1G?e,Q  
} ; He4sP` &I  
uLw$`ihw  
下面总的结构就有了: n=vW oU9  
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。 *{]9e\DF  
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。 p7"o:YSQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \(lt [=  
至此链式操作完美实现。 lg0iNc!  
C ^@~  
R~,*W1G6sF  
七. 问题3 "RG.27  
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。 glk_ *x  
<t{T]i+  
template < typename T1, typename T2 > v'C`;I  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !O=J8;oLk  
  { Wmp,,H  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); FDB^JH9d  
} 5Pis0fa  
]_S&8F}|  
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: =o5ZcC  
-Bqn^ E  
template < typename T1, typename T2 > `}s$cgEG  
struct result_2 t@Qs&DZ7k  
  { G[YbgG=9Y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &)Fp  
} ; Oj# nF@U  
Z2Bl$ \  
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? Hnwir!=7  
这个差事就留给了holder自己。 %y~=+Sm%m  
    Kq|L: Z  
GM6Y`iU  
template < int Order > a*d>WN.;U  
class holder; &v+8RY^F=  
template <> eu(1bAfS&T  
class holder < 1 > mbBd3y  
  { %3ecV$  
public : 8>TDrpT}  
template < typename T > & p 1Et  
  struct result_1 9-DDly [)4  
  { I=VPw5"E  
  typedef T & result; JJ3(0 +  
} ; (m[]A&u  
template < typename T1, typename T2 > &L,zh{Mp  
  struct result_2 goi5I(yn^  
  { ,TTt<&c  
  typedef T1 & result; r >:7)p!|  
} ; 8|A*N< h  
template < typename T > O2E6F^.pYw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3F ;+ D  
  { (5%OAjW  
  return (T & )r; &N!QKrj3  
} 317Lv \[  
template < typename T1, typename T2 > vcsi @!   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 00'R1q4  
  { C+-xC~  
  return (T1 & )r1; 8$3G c"=  
} m'$]lf;*  
} ; %|[+\py$Q  
NZ/>nNs  
template <> />(e.)f  
class holder < 2 > s@C@q(i6  
  { i,BE]w  
public : F>,kKR-  
template < typename T > p]uwGWDI  
  struct result_1 ir<HC 'D[  
  { ]<mXf~zg  
  typedef T & result; d#.9!m~.  
} ; Vkdchc  
template < typename T1, typename T2 > i~}[/^  
  struct result_2 qG=9zp4y?Y  
  { jE.U~D)2YF  
  typedef T2 & result; 9u/"bj  
} ; r5z_{g  
template < typename T > %N@454enH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const eN@V?G26K  
  { N<$U:!Z  
  return (T & )r; s5>=!yX  
} `d, hP"jBc  
template < typename T1, typename T2 > -"iGcVV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [ "}0umt  
  { ?<\ K!dA  
  return (T2 & )r2; m]J Z@  
} t%<nS=u  
} ; [^B04x@  
_ 97  
/"+ n{*9  
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> >。 0"$Ui#r`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: bNR}Mk]?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~HsPYc8Fz  
.,[zI@9  
return l(i, j) = r(i, j); p`-`(i=iJo  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }zi:nSpON  
M@S6V7  
  return ( int & )i; r# 5))q-  
  return ( int & )j; 3Xaw  
最后执行i = j; _B)LRD+Hj  
可见,参数被正确的选择了。 OwrzD~  
KFBo1^9N  
7nB@U$]-Sz  
|D%i3@P&ZR  
E_]L8UC;m  
八. 中期总结 /w{DyHT  
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: #r; ' AG  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >bWsUG9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 >}h/$bU  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor FLJdnL  
k6-Q3W[+a  
vRYQ4B4o  
-J4?Km  
P& C,EE$  
E^_P  
九. 简化 x]lv:m\)jT  
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。 $QmP' <  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]Qe;+p9vU  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Fku9hB  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9:CJl6~N)#  
  +-*/&|^等 A@#9X'C$^  
2. 返回引用。 O.CRF-` t  
  =,各种复合赋值等 TLzg*  
3. 返回固定类型。 r Ip84}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ET1/oG<@  
4. 原样返回。 R| t"(6  
  operator, |U%S<X  
5. 返回解引用的类型。 O`U&0lKi'  
  operator*(单目) Oz!#);v  
6. 返回地址。 Mh>H5l.1i  
  operator&(单目) ufm`h)N  
7. 下表访问返回类型。 $+)2CXQe5  
  operator[] !EuU @ +  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 B\A2Vm`&  
  operator<<和operator>> "TA r\; [  
6W."h PP  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 I{AteL  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Q^4j  
!r$?66q/  
template < typename Left > Z{7lyEzBg  
struct value_return 'h_PJ%  
  { !1K<iz_8  
template < typename T > VYI%U'9Q  
  struct result_1 vU LlAQG  
  { IwhZzw w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]W3D4Swq  
} ; Xjc{={@p3  
\ Xow#@[  
template < typename T1, typename T2 > fw,ruROqD  
  struct result_2 M@fUZh  
  { Dp!3uR ']p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1[o] u:m9U  
} ; ?#ue:O1  
} ; \9dSI  
+J3 0OT8  
ZvEcExA-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /\*,|y\<  
nw[DI %Tp  
下面我们来剥离functor中的operator() ,$@nbS{Q]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: H[?~u+  
ja*k\w{U'  
return l(t) op r(t) tJo,^fdfv  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2 |w;4  
return op l(t) GJW+'-f  
return op l(t1, t2) 9qkH~B7  
return l(t) op t QkEJ pj  
return l(t1, t2) op $>1 'pV  
return l(t)[r(t)] )nU%}Z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Fv=7~6~  
bs$x%CR  
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: eYBo*  
单目: return f(l(t), r(t)); N#'+p5|>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); X9C)FS  
双目: return f(l(t)); ]uO 8  
return f(l(t1, t2)); w-\U;&8  
下面就是f的实现,以operator/为例 3 G/#OJ  
DG}YQr.L  
struct meta_divide JCZ"#8M3  
  { &x19]?D"+  
template < typename T1, typename T2 > '{WYho!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "ut:\%39.  
  { \)859x&(  
  return t1 / t2; n-[J+DdB  
}  uZ][#[u  
} ; BFmYbK  
zvB!=  
这个工作可以让宏来做: tyFhp:ZB  
yaV=e1W  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  c'?4*O  
template < typename T1, typename T2 > \ [?$ZB),L8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0 ;kcSz  
以后可以直接用 Z)Y--`*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -Qx:-,.a  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 50% |9D0?Y  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) !U.Xb6  
6T{Zee  
uP/PVoKQ  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Vzf{gr?  
O~F/{: U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8$a4[s  
class unary_op : public Rettype {Buoo~  
  { &\8.y2=9p  
    Left l; %\#s@8=2u  
public : J&UFP{)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |1J=wp)#  
+RS>#zd/=  
template < typename T > Q >[*Y/`I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?T-6|vZA  
      { OJ$169@;  
      return FuncType::execute(l(t)); E15"AO  
    } %\PnsnJ9Q  
6#VG,'e3  
    template < typename T1, typename T2 > uV.3g 1 m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?PORPv#  
      { %:^,7 .H@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); yyZH1A  
    }  ,!_  
} ; [C d"@!yA  
^ a%U *>P  
M"[s5=:Lo  
同样还可以申明一个binary_op B%!z7AT  
) ?rJKr[`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ao)hb4ex  
class binary_op : public Rettype 1L1_x'tT%  
  { mN3}wJ}J  
    Left l; h+F@apUS  
Right r; M$ g%kqa  
public : cAJKFu X"  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L;30& a  
OD<0,r0f,  
template < typename T > tdg.vYMDPC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rm2"pfs  
      { %98F>wl  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); '8>h4s4  
    } @!6eRp>Z  
c 2j?<F1  
    template < typename T1, typename T2 > RL/~E xYC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BX$t |t;!m  
      { Y W_E,A>h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :0>wm@qCQ  
    } v<bq1QG  
} ; `HU`=a&d  
Zzr+p.  
w] LN(o:  
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 Frn#?n)S9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 hH:7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Nw $io8:d  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 vc o/h  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1;r^QAK&  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 VaZ+TE  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =MO2M~e!  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 6'ye-}vD-  
下面是修改过的unary_op WmLl.Vv=  
awuUaE  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +(3"XYh  
class unary_op ; iQ@wOL]  
  { {LTb-CB  
Left l; +kTAOf M  
  ,pir,Eozg  
public : pW O-YZ#+  
xG0IA 7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} YXXUYi~!f  
Z:aDKAboU  
template < typename T > nMc3.fM  
  struct result_1 Mh'QD)28c  
  { I2("p.+R  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; T:x5 ,vpM  
} ; >1:s.[&  
@8C^[fDL  
template < typename T1, typename T2 > At%g^  
  struct result_2 JbzYr] k  
  { Taxi79cH  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k\_>/)g  
} ; W ]5kM~Q@  
5)V]qV$   
template < typename T1, typename T2 > ba|x?kz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )/2* <jr  
  { o*97Nbjn  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); h *)spwF-  
} ? Ldw\  
mU:C{<Z  
template < typename T > tp$NT.z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >#dNXH]9  
  { VA4vAF  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5b9_6L6  
} ,0[8/)$M  
xr!FDfM.K  
} ; is{I5IR\/  
Gh0H) q  
+xRja(d6  
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 3O%[k<S\VO  
好啦,现在才真正完美了。 liFNJd`|o+  
现在在picker里面就可以这么添加了: : Ey  
Nt67Ye3;  
template < typename Right > e.G&hJ r  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const sr x`" :  
  { wM(!9Ws3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^mFuZ~g;?  
} NAV}q<@v  
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。 ?PiJ7|  
iKV;>gF,)v  
.{HU1/!  
-"Lia!Q]M  
n?@3R#4D3  
十. bind '1ff|c!x9  
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。 fMwJwMT8  
先来分析一下一段例子 8kAG EiC  
h3a HCr E  
9?gLi!rd  
int foo( int x, int y) { return x - y;} m\U@L+L  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?nrd$,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^C>i(j&  
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。 Lcplc"C  
我们来写个简单的。 9C[3w[G~C  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: dGQxGt1  
对于函数对象类的版本: 8^p/?R^bu  
^SxB b,\  
template < typename Func > eznw05U  
struct functor_trait 8U\;N  
  { u%a2"G|  
typedef typename Func::result_type result_type; 0@,,YZ f  
} ; X"J79?5  
对于无参数函数的版本: $rs7D}VNc  
Mp?Ev.  
template < typename Ret > m^U\l9LE  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )8ctNpQt  
  { !OPK?7   
typedef Ret result_type; $q DH  
} ; Gw!jYnU  
对于单参数函数的版本: ")ow,r^"  
)<DL'  
template < typename Ret, typename V1 > J[L$8y:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Mb3,!  
  { +%eMm.(  
typedef Ret result_type; ,V)yOLApVj  
} ; vkE6e6,Qc  
对于双参数函数的版本: "<3PyW?zt  
^O#,%>1J  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > y2\, L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > gO<>L0,j  
  { 6aCAz2 /  
typedef Ret result_type; BI;in;Ln  
} ; rv;w`f  
等等。。。 0Z2![n  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Gi]Pwo${  
dQ`ch~HVUW  
template < typename Func > ?.|qRzWL  
struct func_return vrGRZa  
  { @s2z/ h0H  
template < typename T > y M , hF  
  struct result_1 |w6:mtaS  
  { +H/^RvUjF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !s\-i6S>  
} ; @`$8rck`  
Eo)Q> AM  
template < typename T1, typename T2 > ~8`r.1aUO  
  struct result_2 e_g7E+6  
  { 0u QqPF t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b,D+1'  
} ; & @^|=>L  
} ; 2<fG= I8  
5Tb93Q@c  
}OI;M^5L  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  s4;SA  
q3T'rw%Eh  
template < typename Func, typename aPicker > ?5'UrqYSW  
class binder_1 <bXfjj6YJ@  
  { "1&C\}.7  
Func fn; #]:yCiA  
aPicker pk; U|u v SJ)X  
public : `DC)U1  
>LFhu6T  
template < typename T > bCdEItcD  
  struct result_1 A"I:cw"KY  
  { V\PGk<VO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0>4:(t7h\  
} ; $}aLFb  
o { \cCZ"  
template < typename T1, typename T2 > d#vq+wR  
  struct result_2 P`Anf_  
  { f`RcfYt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Uj0DX >I  
} ; 9FX'Uws  
4ZQX YwfC|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /tJJ2 =%l  
Ca*^U-  
template < typename T > ;?yd;GOt)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C \H%4p1r  
  { 72&xEx  
  return fn(pk(t)); KFLIO>hE  
} F,P,dc  
template < typename T1, typename T2 > +<Uc42i7n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const . ?[2,4F;  
  { ^B1Q";# B^  
  return fn(pk(t1, t2)); +*DXzVC  
} .B"h6WMz  
} ; ]. IUQ*4t  
/"~CWNa  
i=o<\ {iV:  
一目了然不是么? +[V?3Gdb  
最后实现bind xQm!  
enO5XsIc  
)`,3/i9C$  
template < typename Func, typename aPicker > X[(u]h`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) gK9@-e  
  { jQj`GnN|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ds4ERe /  
} iU~oPp[e  
0KHA5dt  
2个以上参数的bind可以同理实现。 BQ)zm  
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。 yg5Ik{  
AHIk7[w  
十一. phoenix S$=])^dur  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: P,j)m\|  
rKg5?.  
for_each(v.begin(), v.end(), mG1=8{o^  
( Mf<P ms\F  
do_ 0%cbno@1V  
[ W-<C%9O!  
  cout << _1 <<   " , " \.POb5]p0  
] MkRRBvk  
.while_( -- _1), (VI4kRj  
cout << var( " \n " ) ;xN 4L  
) dK#:io[Nz  
); HKP<=<8/O  
xeIt7b?#  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ,*+F*:o(m  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor [as\>@o  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]KA|};>ow  
那么我们就照着这个思路来实现吧: U,gg@!1GJo  
MD1n+FgTu  
L09YA  
template < typename Cond, typename Actor > ||;V5iR:  
class do_while `k+ci7;  
  { [o<Rgq 4  
Cond cd; *Ew`Fm H  
Actor act; `WboM\u  
public : \xlelsmB*  
template < typename T > F/tGk9v  
  struct result_1 IE+{W~y\  
  { <'>c`80@\*  
  typedef int result_type; -,)&?S  
} ; fa//~$#"{L  
6ey{+8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} b}HL uX  
)\s{\u \  
template < typename T > C< 3` ]l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g`i?]6c}jt  
  { ;.Zgt8/.  
  do n0bm 'qw  
    { Hz ) Xn\x  
  act(t); J: vq)G\F  
  } f~%|Iu1ob  
  while (cd(t)); }F!tM"X\  
  return   0 ; *|{1`{8n  
} h6Ovl  
} ; o,>9|EMQZ  
uH="l.u  
"m,)3zND3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). R&KFF'%  
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。 &OQ37(<_  
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。 _JNSl2  
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。 s;e%*4  
下面就是产生这个functor的类: w%~UuJ#i  
JN)@bP  
`yJ3"{uO  
template < typename Actor > bWWZGl9  
class do_while_actor fm]mqO  
  { tAF#kBa\y_  
Actor act; 6C k 3tCr  
public : %;/?DQU  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} eocq Hwbv  
;}1O\nngR  
template < typename Cond > /|Z_Dy  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; i ]x_W@h  
} ; ;O8'vp  
O/Cwm;&t  
|`eHUtjH  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 zW#P ~zS  
最后,是那个do_ ZZq]I  
O:%s;p 5  
!-rG1VI_S*  
class do_while_invoker mO<1&{qMZ  
  { {6Y|Z>  
public : PtsQV!  
template < typename Actor > lldNIL6B%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const M5 \flE2  
  { ,/2&HZd  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9`y@2/!Y  
} M`  V<`  
} do_; Z<D8{&AjS  
Xna58KF/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g$f+X~Q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 jRiXN %  
最后来说说怎么处理break和continue *!oV?N[eA'  
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。 Yo%ph%e  
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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