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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Umg81!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 n~j[Pw  
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, n bk(F D6  
[[Z>(d$8  
TzGm562o%  
U.OX*-Cd  
  class filler +`-a*U94  
  { /MH@>C _  
public : Z"X*FzFo  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8 -A7  
} ; VsEAo  
u(702S4  
+_P 2S  
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: L0tKIpk  
B_glyC  
S8m&Rj3O&  
PDng!IQ^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C&kl*nO  
y>|XpImZ  
*(B[J  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <t% A)L%  
VY@hhr1s~  
g/p9"eBpq  
9'g{<(R]  
二. 战前分析 2j1v.%  
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。 \[1CDz=}1  
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 r:4IKuTR  
E2'e}RQ  
ZGhoV#T@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %+ a@|Z   
  /* --------------------------------------------- */ mX@* 2I  
vector < int *> vp( 10 ); y51D-vj  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); E^a `IA  
/* --------------------------------------------- */ IQe[ CcM  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :<k|u!b}y  
/* --------------------------------------------- */ 92VX5?Cyg  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); x=Jn&4q  
  /* --------------------------------------------- */ 6xh#;+e }  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); L^1q/4${  
/* --------------------------------------------- */ z.&% >%TPP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); N09+idg  
Mk/!,N<h#  
h./vTNMc  
^jjJM|a  
看了之后,我们可以思考一些问题: E :=KH\2f  
1._1, _2是什么? )+4}Ix/q  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 E(kpK5h{  
2._1 = 1是在做什么? SoU'r]k1x  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Pl& `&N;  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 yVQz<tX|  
Y zW7;U S  
"UGj4^1f  
三. 动工 r5fkt>HZ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3H#/u! W  
IPi<sE  
ugCS &  
h?3l  
template < typename T > ANQa2swM  
class assignment )-KE4/G  
  { Q;ZHx.ye{  
T value; \}QuNwc   
public : 2$zq (  
assignment( const T & v) : value(v) {} (L:Fb  
template < typename T2 > afiK!0col2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K6*UFO4}i  
} ; vq:OH H  
76Vyhf&7  
J&ECm+2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 m4SXH> o  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :#:O(K1PW  
I= h4s(  
0$ 9;p zr  
ZQ'  z  
  class holder W$Q)aA7  
  { ,9tbu!Pvq  
public : :8Ts'OGwI  
template < typename T > eO PCYyN  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const k.xv+^b9Q  
  { `}8@[iB'  
  return assignment < T > (t); Q=L$7   
} p$1Rgm\  
} ; ? Ga2K  
ph12x: @B  
]n]uN~)9  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 7M#$: Fdb  
JRjMt-7H_  
  static holder _1; C:GHP$/}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 T ~~[a|bLa  
z5&%T}$tJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g;#KBxE  
而不用手动写一个函数对象。 ) ~)SCN>-  
j)tC r Py  
LH/&\k  
Ik-E4pxKo  
四. 问题分析 a3dzok  
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。 Hl2f`GZ   
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。 oz0n$`O$/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 R!k<l<9q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 R-A'v&=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 N[x@j)w-`  
YUVc9PV)Ws  
五. 问题1:一致性 56=K@$L {F  
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?| RnA&-\|*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Bw]L2=d  
9p\Hx#^  
struct holder 7hN6IP*so  
  { Dj ]Hgg  
  // q"LJwV}W  
  template < typename T > y }&4HrT&  
T &   operator ()( const T & r) const s 9|a2/{  
  { @Tfwh/UN  
  return (T & )r; @>#{WI:"~  
} e8ULf~I  
} ; L>~@9a\jO  
4&oXy,8LC  
这样的话assignment也必须相应改动: ,+ \4 '`  
vJj:9KcP>h  
template < typename Left, typename Right > b y|?g8  
class assignment *pb:9JKi  
  { N5f0| U&  
Left l; or%gTVZ  
Right r; >1a \ %G  
public : @W1WReK]f  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} przubMt  
template < typename T2 > %EVV-n@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } I`"-$99|t1  
} ; 3Zaq#uA  
x7KcO0F{  
同时,holder的operator=也需要改动: VM!-I8t  
~N{_N95!2@  
template < typename T > BA1MGh  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const t(j_eq}J  
  { ,a9D~i 9R  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); xgtJl}L  
} B%eDBu ")  
$(KIB82&  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 3b|7[7}&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 o%Uu.P  
)RA\kZ"  
return l(rhs) = r; 2Ft8dfdm`  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 9 wSl,B-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: CQBT::  
oN[Fza>  
template < typename Tp > tKG;k"wk  
class constant_t @zr8%8n  
  { o <D3Y95b  
  const Tp t; 7wiK.99  
public : V~J*49t&2J  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} l$qStL*8O  
template < typename T > '0R/6Z|/Y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .K|P&  
  { BN\fv,  
  return t; W$JY M3!  
} u\()E|?p  
} ; Avs7(-L+s  
[}A_uOGEP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 P1)* q0  
下面就可以修改holder的operator=了 x1m8~F  
9feD!0A  
template < typename T > ;OQ'B=uK  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const aQ!9#d_D  
  { Pn'`Q S?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); X"hOHx5P  
} eW%L$I  
%;pD8WgJA  
同时也要修改assignment的operator() r~Y>+ln.  
1-6gB@cvQ  
template < typename T2 > hi;WFyJTu  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } wUZQB1$F  
现在代码看起来就很一致了。 4NpHX+=P  
T>\nWancQM  
六. 问题2:链式操作 i(M(OR/4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 H_% d3 RI  
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。 [<D+p qh  
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。 xHEVR!&c4  
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。 kF(Ce{;z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct K,x$c %  
tr}KPdE  
template < typename T > Po Yr:=S?  
struct result_1 QO5OnYh  
  { sTKab :  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ELN|;^-/|Q  
} ; ^H5w41  
}': EJ~H  
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: /{fZH,!L  
F3r S6_  
template < typename T > W$z#ssr  
struct   ref =gW"#ZjL){  
  { <KHv|)ak  
typedef T & reference; #'J~Xk   
} ; Qy{NS.T  
template < typename T > <)_:NRjBF&  
struct   ref < T &> {[Uti^)m%  
  { 6PiEa(  
typedef T & reference; -/M9 vS  
} ; 9Tzc(yCY  
a<f;\$h]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: zo_k\K`{@  
ijvNmn1k  
template < typename T > r@|R-Binz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const m3U+ du  
  { ^D9 /  
  return l(t) = r(t); nHI(V-E2:H  
} `[X6#` <  
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。 536^PcJlN  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 S8*^ss>?^R  
5+y@ ]5&g  
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 *w=z~Jq^R"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: F`fGz)Mk  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,"@w>WL<9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 qzz[y#q(  
最后的布局是: |2qR^Hd&5  
                Add M{*kB2jr  
              /   \ &@=u+)^-{  
            Divide   5 h^['rmd  
            /   \ XXXl jh6  
          _1     3 j'k8^*M6  
似乎一切都解决了?不。 L5R `w&Up  
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。 f8^"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。 40 A&#u9o  
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: UE"7   
HvAE,0N  
template < typename Right > 2y^U k,g  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const M,&tA1CH  
Right & rt) const ; Zh9^0  
  { buRhQ"  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n49;Z,[~  
} ?x:m;z/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _i-\mR_~  
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。 k& OC&  
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。 $RpF xi  
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。 ';_1rh  
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。 Po!oN~r  
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? et@">D%;]  
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: '^hsH1  
k - FB  
template < class Action > ,(6)ghr  
class picker : public Action :b"= KQ  
  { ot^q}fRX  
public : OSU{8.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} V:(y*tFA  
  // all the operator overloaded OO-_?8I}  
} ; 37#cx)p^f  
F@g17aa  
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。 eUYZxe :6  
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: P=2wkzeJj  
w(/7Jt$  
template < typename Right > sD{ j@WEZ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >Q&CgGpW$  
  { Dq|GQdZ>o  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ya#RII']  
} I[@ts!YD  
?vvG)nW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %yeu"  
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。 { AFf:[G  
'CgV0&@  
template < typename T >   struct picker_maker V>6QPA^  
  { B<Ol+)@,}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; qbH %Hx  
} ; U4]30B{;H  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > i)=m7i  
  { X|,["Az 8  
typedef picker < T > result; gglf\)E;}E  
} ; !-7_ +v>  
\]t]#D>0  
下面总的结构就有了: x9h?e`  
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。 ;r3}g"D@  
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。 )Q~C4C-j  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~H7!MC~K  
至此链式操作完美实现。 H*GlWgfG  
: g 5(HH  
N=q#y@L  
七. 问题3 <o2,HTWNPS  
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。 { E^U6@  
oI*d/*  
template < typename T1, typename T2 > DjY8nePyE  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3\1#eK'TK.  
  { h 5Hr[E1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2R\+}  
} 7"#f!.E  
><cU7 ja[^  
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: hzv3F9.x  
N0nj`  
template < typename T1, typename T2 > 0JK2%%  
struct result_2 +N7"EROc  
  { w\Iqzpikr  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; vf[&7n  
} ; \Y+")  
Z0 aUHWms  
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? wE?CvL  
这个差事就留给了holder自己。 4oV {=~V  
    Q<1L`_.>  
)J&|\m(e  
template < int Order > F.68iN}  
class holder; l~NEGb  
template <> z" EWj73  
class holder < 1 > 5\xr?`VZ  
  { q~j)W$k  
public : [z2eCH  
template < typename T > 7LfcF  
  struct result_1 iKhH^V%j  
  { *Z; r B  
  typedef T & result; HAd%k$Xu{  
} ; `UQEXoB)  
template < typename T1, typename T2 > XC2FF&B&  
  struct result_2 ,m:L2 -J@  
  { Ch t%uzb,  
  typedef T1 & result; b4)k&*dfR  
} ; O:._W<  
template < typename T > 2$ tQ @r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yyjw?#\8  
  { |kseKZ3  
  return (T & )r; Q(e{~ ]*  
} (xu=%  
template < typename T1, typename T2 > C B/r]+4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const eVx~n(m!}  
  { Y.NE^Vn0  
  return (T1 & )r1; 6A?8tm/0  
} $it@>L8  
} ; ^&MK42,\  
SB/3jH  
template <> )b9_C O}  
class holder < 2 > r8,om^N6  
  { 4gb'7'  
public : Y& 5.9 s@'  
template < typename T > YQ7@D]#  
  struct result_1 Fm5Q&'`l  
  { ?!y"OrHg  
  typedef T & result; j`9Qzi1  
} ; 5{X*a  
template < typename T1, typename T2 > IJ_ m  
  struct result_2 m]P/if7  
  { d8o ewkiR  
  typedef T2 & result; b]i>Bv  
} ; {E~Xd  
template < typename T > K"w%n[u)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -?z\5 z  
  { ,rai%T/rL  
  return (T & )r; I0_Ecp  
} N571s  
template < typename T1, typename T2 > x[x(y{&~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u{Ak:0G7  
  { l `R KqT+  
  return (T2 & )r2; /NU103F yt  
} ke]Yfwk  
} ; wDKELQ(y H  
d@ (vg  
y42#n  
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> >。 =) }nLS3t  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: V^sc1ak1Q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: P,ydt  
^V .'^=l  
return l(i, j) = r(i, j); h/?6=D{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) SY T$3|a  
*HeVACxo  
  return ( int & )i; RG1\=J$:E  
  return ( int & )j; X!c?CL  
最后执行i = j; w.^yP7:  
可见,参数被正确的选择了。 +?AW>&68y  
,H{={aln  
d}+W"j;  
QNpu TZn#Q  
bLlH//ZRH  
八. 中期总结 (NaK3_  
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: "V}qf3 qU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 J@Yj\9U  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4K7{f+T  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor cz(G]{N  
2(+P[(N1,  
r6 }_H?j  
h.}u?{  
(w$'o*z;(  
;==j|/ERe  
九. 简化 JD lBVZ!  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ) rpq+~b  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  KGT3|)QN  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: x<F$aXOS  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 iRve)   
  +-*/&|^等 ix*muVBj.  
2. 返回引用。 tvpN/p  
  =,各种复合赋值等 FN\GE\H  
3. 返回固定类型。 kOI !~Qk  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "dtlME{Bx  
4. 原样返回。 %/pc=i|+  
  operator, B}\BeFt'  
5. 返回解引用的类型。 -Qb0:]sV#  
  operator*(单目) /b%Q[ Ck_  
6. 返回地址。 I`^YAbnb  
  operator&(单目) }-nU3{1  
7. 下表访问返回类型。 @GeHWv  
  operator[] :1_mfX  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +t"j-}xzE  
  operator<<和operator>> g>n0z5&TNF  
A[JM4x   
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。 iLtc HpN  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #jP/k.  
%l|\of7P2}  
template < typename Left > |';7v)CIG  
struct value_return ,LUTHWEo"I  
  { k|B2@{  
template < typename T > -oh7d$~  
  struct result_1 j^ EbO3  
  { qm%nIU \*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >>7aw" 0  
} ; BY( eV!  
9)lZyE}   
template < typename T1, typename T2 > rQj~[Y.c  
  struct result_2 -J?~U2  
  { iN)af5)[^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Y /lN@  
} ; c-*2dV[@  
} ; 6+PGwCS  
(h,Ws-O  
<L&eh&4c  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait F,pCR7o>  
%?=)!;[  
下面我们来剥离functor中的operator() hQ';{5IKvC  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $E.XOpl&I  
 SFpQ#  
return l(t) op r(t) ~:Mm<*lL%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) KlO(o#&N  
return op l(t) e{!vNJ0`  
return op l(t1, t2) VMHC/jlX@r  
return l(t) op % wL,v.}  
return l(t1, t2) op . #U}q 7X  
return l(t)[r(t)] MZ~.(&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] M[s\E4l:t  
d+5:Qrr  
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: [hnK/4!  
单目: return f(l(t), r(t)); r\xXU~$9v  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _]o5R7[MQ  
双目: return f(l(t)); rBfg*r`)  
return f(l(t1, t2)); GAp!nix6h  
下面就是f的实现,以operator/为例 LdEE+"Jw  
/^ 4"Qv\@/  
struct meta_divide VQ<5%+  
  { VGZ6  
template < typename T1, typename T2 > qd(hQsfqYU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |M E{gy`5  
  { w1i?# !|  
  return t1 / t2; ]>8)|]O6n  
} dtTlIhh1V  
} ; ~6d5zI4\  
plXG[1;&G  
这个工作可以让宏来做: jONjt(&N  
}cW#045es  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ =l,#iYJP8  
template < typename T1, typename T2 > \ q[c Etp28h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 5-w:c>  
以后可以直接用 9h&yuS'Yj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) NvHN -^2  
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.U'Q|  
(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。。。) fU ={a2  
IG|\:Xz  
)U5u" ]9~  
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 v{koKQ'Y()  
C Z tiWZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TzrW   
class unary_op : public Rettype &+- e  
  { v#Upw\!  
    Left l; Q52 bh'cuU  
public : Vp7b4n<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Fu##'#  
-u~eZ?(!Ye  
template < typename T > /qXzOd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z2~87fv+  
      { ,8VXA +'_  
      return FuncType::execute(l(t)); yVYkuO  
    } >76 |:Nq  
<Uwwux<v  
    template < typename T1, typename T2 > U>A6eWhH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !*bdG(pK  
      { jw4TLc7p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); OjATSmZ@@  
    } FmI;lVF0j  
} ; <kbnu7?a*  
4Py3I9  
D|TR!  
同样还可以申明一个binary_op b1)\Zi  
veO?k.u(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z= ik{/  
class binary_op : public Rettype 61,O%lV  
  { O 6]u!NqG  
    Left l; ]_ #SAhOR)  
Right r; gh61H:tkR  
public : s41adw>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]-Lruq#  
}!B.K^@)  
template < typename T > \(bj(any  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LG6I_[  
      { ]}~4J.Yn  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qc&jd  
    } mu>] 9ZW  
UR,?!rJ^B  
    template < typename T1, typename T2 > ^U{P3 %uZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;@4sd%L8V  
      { UN(3i(d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )Ga8`t"  
    } PW)8aLU  
} ; =mLeMk/7 w  
+f]u5p[  
hgwn> p:S#  
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 oG\>--  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 K0 QH?F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +.K*n&  
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。 %I}'Vb{C  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >#?iO]).  
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。。。 Om6Mmoqh  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 niAZ$w  
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) 5p{25N_t  
下面是修改过的unary_op C *Xik9n  
vX 1W@s  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ys%'#f  
class unary_op t%HI1eO7h  
  { z L8J`W  
Left l; 23k)X"5  
  pU@YiwP"]x  
public : L6x B`E9  
AoU_;B\b%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J@gm@ jLc  
"u5KbJW  
template < typename T > $E@ouX?  
  struct result_1 jJ<;2e~OW  
  { (gD Q\t@3-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;t~*F#p(!  
} ; [9J:bD  
r;'i<t{P  
template < typename T1, typename T2 > 6"%@ L{UQ  
  struct result_2 Z,SY N?@  
  { z6 a,0&;-L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iel-<(~   
} ; 6N?#b66  
1y~L8!: L  
template < typename T1, typename T2 > BPh".RJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $8Ig&k|~8  
  {  d~sJ=)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); R)Q/Ff@o0  
} l[Tt[n  
@wMQC\Z  
template < typename T > @Jm.HST#S8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OelU D/[$  
  { G"{4'LlA  
  return OpClass::execute(lt(t)); \Vz,wy%-  
} !"`Jqs  
u?H@C)P  
} ; C_-%*]*,j  
drbe#FObX  
"A]?M<R  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug o:H'r7N  
好啦,现在才真正完美了。 Ca X^)  
现在在picker里面就可以这么添加了: )O9fhj)  
WqR7uiCi  
template < typename Right > el}hcAY/RP  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const X:U=MWc>  
  { u |'8a1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); k?< i*;7  
} JV&Zwbu  
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。 5`{=`  
r1+c/;TpZ  
Shs')Zs bv  
0u>yT?jP  
+)?,{eE|  
十. bind gji*Wq  
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。 7:z>+AM[r  
先来分析一下一段例子 ' 4,y  
hN[X 1*  
*B %y`cj|  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Gl.?U;4Z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]9#CVv[rq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1]Gf)|  
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。 o T:j:n  
我们来写个简单的。 1k$2LQ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: eU`;L [  
对于函数对象类的版本: F|6 nwvgq  
";756'>  
template < typename Func > JR] )xPI`  
struct functor_trait Kq$:\B)<c  
  { UE\%e9<l  
typedef typename Func::result_type result_type; cT\O v P*_  
} ; K!9y+%01  
对于无参数函数的版本: DE'Xq6#PK  
3'.! +#  
template < typename Ret > HJc<Gwm  
struct functor_trait < Ret ( * )() > fn3*2  
  { Ob7zu"zr  
typedef Ret result_type; L^6"' #  
} ; 1X[ 73  
对于单参数函数的版本: 6BUBk>A`  
zMbfV%b  
template < typename Ret, typename V1 > UP}feN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3(MoXA*  
  { 2XzF k_6H  
typedef Ret result_type; $K`_ K#A  
} ; xT:qe  
对于双参数函数的版本: 9*BoYFw92*  
pi|\0lH6W  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > t#a.}Jl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > cZ6?P`X  
  { NAJ '><2  
typedef Ret result_type; f+{c1fb>s  
} ; ur?d6 a  
等等。。。 n; Lo  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy v hRu `Yb  
-)p@BtMS  
template < typename Func > zB;'_[8M  
struct func_return AU3auBol ^  
  { Jw2B&)k/  
template < typename T > )ZQHa7V  
  struct result_1 2r %>]y  
  { 9 aY'0wa  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?$UH9T9)  
} ; S4;wa6  
I).=v{@9V<  
template < typename T1, typename T2 > &,^mM' C  
  struct result_2 u wH)$Pl  
  { >Kz_My9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -FQC9~rR;g  
} ; s4x'f$r  
} ; SCgyp(  
_2NN 1/F5  
,.~ W  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3X,]=f@_  
vEu Ka<5  
template < typename Func, typename aPicker > xylpiSJ  
class binder_1 [Bl $IfU  
  { _`TepX R  
Func fn; 1, m\Q_  
aPicker pk; kJHr&=VO~  
public : U* -% M  
 ` 2Wl  
template < typename T > }9{dR4hD  
  struct result_1 hfJrQhmE  
  { H|grbTv,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; h=uiC&B  
} ; _cW_u?0X:  
b{Z^)u2X  
template < typename T1, typename T2 > AQE eIFH  
  struct result_2 6XQ*:N/4al  
  { W Atg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j9{O0[v  
} ; 6Hc H'nmeN  
i}.{m Et  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ST[2]   
s/r5,IFR  
template < typename T > ;b, -$A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @N,:x\  
  { F?*Dr  
  return fn(pk(t)); h$E\2lsE  
} aK8bKlZe  
template < typename T1, typename T2 > Mfnlue](  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #Tr;JAzVjG  
  { ygmv_YLjm  
  return fn(pk(t1, t2)); k! J4Z ${k  
} eXj\DjttG}  
} ; \(.nPW]9  
=gxgS<bde  
4^ d+l.F  
一目了然不是么? <_##YSGh,  
最后实现bind }"F ?H:\  
4yA9Ni  
Qv9*p('~A  
template < typename Func, typename aPicker > hgTM5*fD}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -@EBbM&  
  { zvek2\*rO  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Q'n(^tbL  
} 4+ASw N9  
'5|Q<5!o  
2个以上参数的bind可以同理实现。 CL)1Q  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 vjexx_fq  
R`0foSq \M  
十一. phoenix 8zP:*|D  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: tc+GR?-7W  
t_[M &  
for_each(v.begin(), v.end(), GM)\)\kNF  
( 3::3r}g  
do_ DhtU]w}  
[ h(C#\{V  
  cout << _1 <<   " , " :z izca4  
] 37j\D1Y  
.while_( -- _1), eT7!a']x  
cout << var( " \n " ) t9Enk!@  
) F&W0DaH  
); .ujs`9d_-  
\_*?R,$3Y,  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: S5:"_U  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor |i,zY{GI+2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 OqfhCNAY  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Bo\a  
{AU` }*5  
c,v^A+sZu  
template < typename Cond, typename Actor > ]jVIpGM  
class do_while R-r+=x&  
  { 4*p_s8> >  
Cond cd; .4S^nP  
Actor act; _aXP ;kFMi  
public : ?D*Hl+iu  
template < typename T > ?$"x^=te7  
  struct result_1 T..N*6<X  
  { y1,?ZWTayr  
  typedef int result_type; fP^W"y  
} ; ,wwU` U  
f7EIDFX>pt  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &^CL] &/  
+z]:CF  
template < typename T > aJuj7y-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8! |.H p  
  { EmtDrx4!(f  
  do U~u6}s]:  
    { dCf'\ @<<  
  act(t); Bo](n*i  
  } %5Q7#xU  
  while (cd(t)); i# pjv'C  
  return   0 ; Mr5('9%  
} WL IDw@fv  
} ; bm|Jb"T0b  
Nt`F0 9S  
Z/V`Z* fy  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7AGZu?1]M  
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。 L:t)$iF5+  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 %KJ"rvi4K  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 (c|$+B^*  
下面就是产生这个functor的类: Jf %!I  
,mO(!D  
-dc5D@4`#s  
template < typename Actor > K^z5x#Yj  
class do_while_actor @!L@UP0  
  { t7C!}'g&'  
Actor act; |: 7EJkKZ  
public : FT*yso:X/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (]zl$*k  
k=h/i8i2z  
template < typename Cond > 5p]urfN-f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; WryW3];0OR  
} ; bGMeBj"R  
7.lK$J:  
8 7|8eU2:k  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 O" X!S_R  
最后,是那个do_ c"f-$^<  
bBeFL~  
mR" 2  
class do_while_invoker F- !}dzO  
  { }2iKi(io*  
public : WL)_8!  
template < typename Actor > UZ4tq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4 BE:&A  
  { ]zhq.O >2{  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3&a*]  
} X*0eN3o.  
} do_; C)&gL=O*$  
_-|yCo  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? tKs4}vW  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;9!yh\\   
最后来说说怎么处理break和continue ,z0~mN  
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。 ~L \(/[  
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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