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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !w;A=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *~t$k56  
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, *"wD& E?  
#(7RX}  
t+4%,n f_1  
&:cTo(C'  
  class filler C Sk  
  { (J,Oh  
public : g:HbmXOBpj  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} tWX+\ |  
} ; N:gstp  
WE Svkm;  
2sd=G'7!  
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: l`5}i|4KTW  
EJ &ZZg  
\<MTY:  
;KjMZ(Iil1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4S{l>/I  
"*>QxA%c4  
Rp@}9qijb  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $Ln2O#  
 V\7u  
s)7`r6w  
B& f~.UH  
二. 战前分析 [Xo J7  
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。 7[?}kG   
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 $, @ rKRY  
c,s<q j  
va*>q-QCr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Hd@T8 D*A  
  /* --------------------------------------------- */ #( Yb lY  
vector < int *> vp( 10 ); qP.VK?jF|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); );.<Yf{c  
/* --------------------------------------------- */ qaSv]k.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); s].Cx4VQ  
/* --------------------------------------------- */ 0#[Nfe*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [.#$hOsNR  
  /* --------------------------------------------- */ 'w$we6f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); b8-^wJH!  
/* --------------------------------------------- */ 1nM?>j%k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); j~j V`>A  
1~ZHC[ `  
By"ul:.D  
H(ftOd.y  
看了之后,我们可以思考一些问题: HvfTC<+H  
1._1, _2是什么? f*H}eu3/j  
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。 |c+N)F B  
2._1 = 1是在做什么? P6Z,ci17  
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。 $/(/v?3][e  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 E6IL,Iq9  
*q 9$SDm  
)d a8 Ru  
三. 动工 !m.')\4<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2!& ;ZcT,  
K0!#l Br  
C&K(({5O  
=|t1eSzc  
template < typename T > JU`'?b  
class assignment XXdMppoR  
  { I Y-5/  
T value; :95_W/l  
public : -8J@r2\  
assignment( const T & v) : value(v) {} JG+o~tQC  
template < typename T2 > Gqu0M`+7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #+Gs{iXr  
} ; t $ ~:C  
YO4ppL~xe  
f2K3*}P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 w9?wy#YI  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "Q!{8 9Y  
+?eAaC7s  
K?<Odw'k  
Jx[e{o)o  
  class holder /u1zRw  
  { WQ`P^5e  
public : Z"&ODVP  
template < typename T > x-k /rZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <5L`d}  
  { @)B5^[4(;  
  return assignment < T > (t); ^rb7`s#G  
} 0 #; s{7k  
} ; d~s-;T  
\e vgDZf  
uPD_s[  
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: \nt'I;f  
WED7]2>  
  static holder _1; Ho{?m^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 lt2& uYgp  
-BH'.9uqGQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?O]gFn  
而不用手动写一个函数对象。 NY w(hAPv  
78A4n C  
$w}aX0dK&  
ApB'O;5  
四. 问题分析 m`6`a|Twp$  
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。 5w%9b  
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。 F#9KMu<<cI  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 l@9:V hU(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _E-GHj>k z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 wY)GX  
nr6[rq  
五. 问题1:一致性 -2XIF}.Hu  
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?| +n]Knfi  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 u9%:2$[  
\3UdC{~  
struct holder {_D'\i(Y_  
  { BbhdGFG1  
  // 5{=MUU=  
  template < typename T > gU$3Y#R  
T &   operator ()( const T & r) const Z.19v>-c  
  { :njUaMFoMA  
  return (T & )r; %[;KO&Ga  
} T3 /LUm  
} ; C!A_PQ2y  
xpo}YF'5  
这样的话assignment也必须相应改动: jF0BWPL  
-Euy5Y  
template < typename Left, typename Right > uATRZMai  
class assignment 2^j9m}`  
  { 7~g0{W>Zm  
Left l; $a]dxRkz  
Right r; /FXfu  
public : &Vm[5XW  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e6/} M3B  
template < typename T2 > 3<SC`6'?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } m)2U-3*iX  
} ; -M9 4 F  
aesFv)5DK  
同时,holder的operator=也需要改动: :"^$7  
|8rJqtf +&  
template < typename T > Y`RfE  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const F:U_gW?  
  { >.A:6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); cZ,_O~  
} z[Qv}pv  
r#}%sof  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 mcracj[ B  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Q?q m~wD  
smNr%}_g  
return l(rhs) = r; 6C5qW8q]u3  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 %?y`_~G  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [!$>:_Vq/  
c }cboe2  
template < typename Tp > /267Q;d C)  
class constant_t x F#)T *  
  { l\GNd6)H  
  const Tp t; l{yPO@ut`F  
public : [J#(k`@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} p*,mwKN:  
template < typename T > W>49,A,q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const XsCbA8Qv  
  { :zoX Xo  
  return t; LdL\B0^l  
} djp(s$:{4  
} ; V19*~v=u  
cke[SUH,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &kE|~i:=,9  
下面就可以修改holder的operator=了 oE&[W >,x  
C, rZ}-  
template < typename T > 7]Yd-vA  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const iE5^Xik ,  
  { R&p53n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); XDQ1gg`  
} YKk%;U*  
t~M_NEPxV  
同时也要修改assignment的operator() $P~a   
NI)nf;C  
template < typename T2 > %mJ)pMV  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }mK_d9dx  
现在代码看起来就很一致了。 4#uoPkLK  
o%iTYR :x  
六. 问题2:链式操作 !{LwX Kf  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /cn_|DwN5  
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。 k[m-"I%ZFX  
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。 #Ba'k6b  
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。 3@J wL{C  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct j.*}W4`Q_  
G_@H:4$3  
template < typename T > 04TV. /uA  
struct result_1 UK/k?0  
  { C09@2M'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5=\b+<pE  
} ; AnQRSB (  
#e[5O| V~  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 4{=Em5`HbO  
M9nYt~vHX  
template < typename T > gB#t"s)  
struct   ref :KwYuwYS  
  { i|e-N?l  
typedef T & reference; ^q$sCt}  
} ; L\5n!(,0  
template < typename T > t!LvV.g+  
struct   ref < T &> Bdi~ B")  
  { :>z0m 0nI\  
typedef T & reference; c2QC`h(Wb  
} ; h";sQ'us  
5Z'pMkn3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: tee%E=P  
uU0'y4=  
template < typename T > i&#c+iTH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bV ym  
  { ;nbvn  
  return l(t) = r(t); S_zE+f+ 2  
} v?rN;KY#pK  
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。 ;S/fe(C   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =:DNb(  
VlH9ap  
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 pmZr<xs   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: xfilxd  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 d?JVB  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1x]G/I*  
最后的布局是: { .AFg/Z  
                Add ygHNAQG~  
              /   \ &f$jpIyVX  
            Divide   5 !#QD;,SE+  
            /   \ OWU]gh@r  
          _1     3 PeOgXg)L`z  
似乎一切都解决了?不。 @U,cj>K  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 gg=z.`}  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 98l#+4 +  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: '` n\YO.N  
U}NNb GQj  
template < typename Right > >i '3\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const l\H9Io3  
Right & rt) const +-ue={ '  
  { TAP/gN'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Rh39x-`Z  
} aX! J0&3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (q utgnW  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ),86Y:^4  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Mw< 1  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 9E+^FZe  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 !|SawT5t   
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? `ainJs:B  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: `eA0Z:`g!  
=6>mlI>i  
template < class Action > q^gd1K<N  
class picker : public Action Bi]%bl>%  
  { >%{h_5  
public : r*$KF!-dg  
picker( const Action & act) : Action(act) {} l#Iof)@#  
  // all the operator overloaded Z# 1Qj9  
} ; QJxcH$  
!JJY ( o  
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。 3+IS7ATn  
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: ^7=yjD`  
],#9L   
template < typename Right > { aU~[5L3(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !5pp A  
  { cdk;HK_Ve.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qr :[y  
} G'!Hc6OZ  
gZ 9<H q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (UpSi6?\  
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。 XMpPG~XdN  
).LJY<A  
template < typename T >   struct picker_maker h.PY$W<  
  { dP )YPy_`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [mX\Q`)QP  
} ; 07n=H~yU  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > W Qe>1   
  { ]ko>vQ4]3  
typedef picker < T > result; `CW=*uBH  
} ; M^H357r%  
Xod#$'M>  
下面总的结构就有了: _bW#* Y5  
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。 'Kl} y,  
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。 7z`)1^ M  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {whR/rX`  
至此链式操作完美实现。 ! @|"84  
K@+&5\y]  
(Ys 0|I3  
七. 问题3 4W6gKY  
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。 *c.*e4uzF  
r"^P>8  
template < typename T1, typename T2 > i9$ -lk  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B \BP:;"  
  { yYF%U7N/n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ZM0vB% M|  
} "H6DiPh.E  
NU81 V0:jG  
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: @N34 Q-l  
h%Bp%Y9  
template < typename T1, typename T2 > )%P!<|s:5  
struct result_2 ZfoI7<?33  
  { ?z p$Wz;k  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 1Z|q0-Dw0  
} ; h ~v8Q_6  
L -<!,CASW  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ZxY%x/K  
这个差事就留给了holder自己。 Ee^2stc-  
    [WuN?H  
-:Yx1Y3 [  
template < int Order > y3 kXfSe  
class holder; |G } qY5_  
template <> 5Q =o.wf  
class holder < 1 > |}=xA%)  
  { r3;?]r.}7  
public : Iy'a2@   
template < typename T > x+47CDDu3  
  struct result_1 kect)=T(  
  { 0"LJ{:plz  
  typedef T & result; 5@6F8:x}V  
} ; ??)IPRv?yF  
template < typename T1, typename T2 > \\xoOA.  
  struct result_2 V-IXtQR  
  { V& _  
  typedef T1 & result; &i$p5  
} ; LS <\%A}  
template < typename T > PS**d$ S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [<rV "g  
  { CN+[|Mz*p  
  return (T & )r; /c6:B5G  
} ^|gD;OED7O  
template < typename T1, typename T2 > Sjv_% C $  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BRyrdt*_e  
  { tP^2NTs%]  
  return (T1 & )r1; Z0 @P1  
} /'O? 8X<  
} ; nF`_3U8e  
=~15q=XY0  
template <> '9.L5*wh]  
class holder < 2 > !W^P|:Qt  
  { ~x4]^XS  
public : ,=jwQG4wq  
template < typename T > bdbTK8-  
  struct result_1 t}w<xe  
  { b9X"p*'p  
  typedef T & result; b8@?fC+tm  
} ; gw O]U=Y  
template < typename T1, typename T2 > +~Wg@   
  struct result_2 clyZD`*  
  { _<}oBh  
  typedef T2 & result; n.F^9j+V  
} ; K+|G9  
template < typename T > lsq\CavbM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L.X"wIs^  
  { 8Mg wXH  
  return (T & )r; Qa>t$`o`  
} 21_sg f?  
template < typename T1, typename T2 > &!N9.e:-]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %0&59q]LM  
  { J;wDvt]]1  
  return (T2 & )r2; M-7^\wXTA  
} !-B$WAV  
} ; NAgm?d  
ecvQEK2L  
;iq H:wO  
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?^$R8j  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \3q Z0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: a!guZUg6  
jJbS{1z  
return l(i, j) = r(i, j); D6N 32q@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) rJtpTV@.  
s`#g<_{X  
  return ( int & )i; jEu-CU#:  
  return ( int & )j; o&-D[|E|  
最后执行i = j; <!;NJLe`  
可见,参数被正确的选择了。 r?7tI0  
{?X:?M_  
y8%QS*  
`?=Y^+*!-  
*{<46 0`!q  
八. 中期总结 wDp5HZ>  
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: 0H!J  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -RI&uFqOI  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :yxP3e%rp  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor b,hRk1  
xlIVLv6dO  
dj-/%MU  
T\v~"pMu*0  
C :r3z50  
zt!)7HBo  
九. 简化 =W[M=_0u  
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。 6v?tZ&, G  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 '/2)I8  
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: aO &!Y\=@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 yByxy-~  
  +-*/&|^等 Mh "iyDGA  
2. 返回引用。 <H,E1kGw9  
  =,各种复合赋值等 bUU\bc  
3. 返回固定类型。 br;~}GR_h  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }y>/#]X  
4. 原样返回。 yU|=)p5  
  operator, fL(_V/p^  
5. 返回解引用的类型。 Q3<ctd\]Y  
  operator*(单目) l3N '@GO  
6. 返回地址。 'r'+$D7  
  operator&(单目) Rt.2]eZEJ  
7. 下表访问返回类型。  |\FJ  
  operator[] \ORE;pG  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6DVHJ+WTV  
  operator<<和operator>> ?G>E[!8ev  
;q?WU>c{?  
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。 F]GX;<`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Ve\.7s  
sq_ yu(  
template < typename Left > eNDc220b  
struct value_return E>c*A40=.n  
  { w!r.MWE  
template < typename T > !ZS5}/ZU  
  struct result_1 L'HO"EZFj  
  { h9Tst)iRi  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; e'X"uH Xt.  
} ; Z6fR2A~Q[  
K!a7Hg  
template < typename T1, typename T2 > {W'{A  
  struct result_2 NCp]!=uM;  
  { (j&7`9<5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; f?lnBvT|b  
} ; L-`?=- 9`  
} ; %Y=  
Hy1pIUsx  
.A F94OlE/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait D\Fu4Eg  
R^6]v`j;  
下面我们来剥离functor中的operator() "lA8CA  
首先operator里面的代码全是下面的形式: zP>=K  
!-Uq#Ea0/  
return l(t) op r(t) $Yj4&Two<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) PTpGZ2FZ  
return op l(t) LHMA-0$?)  
return op l(t1, t2) ua!RwSo  
return l(t) op xJ^pqb  
return l(t1, t2) op ]RuH6d2d|  
return l(t)[r(t)] Na.)!h_Kn'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +7Qj%x\  
08z?i  
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: e@DVf  
单目: return f(l(t), r(t)); 2{01i)2y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (,['6k<  
双目: return f(l(t)); 8Yw V"+Fu/  
return f(l(t1, t2)); 5N[H@%>QO  
下面就是f的实现,以operator/为例 l8 XY  
\eCQL(_  
struct meta_divide Wdp4'rB  
  { ]4[^S.T=  
template < typename T1, typename T2 > n==+NL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  Fq!- %Y  
  { ;m}o$`  
  return t1 / t2; Lu[xoQ~I  
} lj %k/u  
} ; `7Dj}vVu  
$uUJV% EX  
这个工作可以让宏来做: XBos ^Q  
`cqZ;(^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5wI j:s  
template < typename T1, typename T2 > \ e ls&_BPE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; yHxi^D]  
以后可以直接用 *cc|(EM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3&Fqd  
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 pJ_>^i=  
(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。。。) ]Czq A c  
vb2aj!8_?  
Y#fiJ  
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 wi S8S{K5  
[KsVI.gn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J:2Su1"ODh  
class unary_op : public Rettype ]*\<k  
  { hJGWa%`  
    Left l; Iq(;?_  
public :  o[>p  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} y0 qq7Dmu  
(^= Hq'D  
template < typename T > l]mn4cn3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aR0v qRF  
      { )}SiM{g  
      return FuncType::execute(l(t)); 3L%g2`  
    } Eq'oy~.oV  
!Nno@S P@  
    template < typename T1, typename T2 > fc9gi4y9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]]_H|tO  
      { @-BgPDi.Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); f2FGod<CzN  
    } Xj;5i Vq  
} ; Wg5i#6y8w  
o/p'eY:)  
Lz;E/a}s  
同样还可以申明一个binary_op -u%'u~s  
P8;f^3V(+/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ot.R Gpg%  
class binary_op : public Rettype :]-? l4(%  
  { AV?<D.<  
    Left l; }S>:!9f  
Right r; !d=Q@oy5  
public : qYR+qSAJP  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gb@ |\n  
My\  
template < typename T > V39)[FH}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >jBnNA@  
      { o!M*cyq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); AZadNuL/  
    } T#w *5Qf  
d^jIsE`  
    template < typename T1, typename T2 > ]<\; -i)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N>_d {=P  
      { >zWVM1\\j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9 TILrK  
    } "ktC1y1  
} ; b{Kw.?85  
[EV}P&U  
N0G-/  
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/t:gc.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /WI HG0D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) o'nrLI(t  
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。 5s2334G  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \|9KOulr  
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。。。 D^H<)5d9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1MzOHE  
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) me`( J y<  
下面是修改过的unary_op $[P>nRhW  
JTg0T+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > mLn =SU{#  
class unary_op q7% eLJ  
  { 5CuK\<  
Left l; uH-*`*  
  T4{&@b 0*  
public : CfnRcnms  
'zhw]L;'g  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0yxMIX  
84*Fal~Som  
template < typename T > tr\Vr;zd  
  struct result_1 !j.jvI%e;  
  { ;.r >  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #Rdq^TGMi;  
} ; weiqt *,8  
/< CjBW:  
template < typename T1, typename T2 > q>q@ztt  
  struct result_2 xbA% 'p  
  { o s HE4x  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '2%/h4jY  
} ; jsvD[\P  
hOx">yki  
template < typename T1, typename T2 > 3f :I<S7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8_tMiIE-pS  
  { s/K}]F  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -ijQT B  
} X+K$y:UZ  
_r|$H_#  
template < typename T > M_4g%uHG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PaFJw5f  
  { .SdEhW15)  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1W5\   
} +mT}};-TS  
xW,(d5RtZ  
} ; )Cz^Xp)#  
>cD+&h34  
c])b?dJ*  
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 5Ffz^;i  
好啦,现在才真正完美了。 Ga%]$4u  
现在在picker里面就可以这么添加了: "/?*F\5  
gH0B[w ]  
template < typename Right > %6"b< MAO  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const sHrpBm&O4  
  { ^F~e?^s  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [,a O*7 N  
} K`FgU 7g{  
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。 q $`:/ ehw  
LxVd7r VY6  
?Y'S /  
d/(=q  
&hba{!`y  
十. bind WL}6YSC  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 =D4EPfQn1  
先来分析一下一段例子 LZG^\c$  
v-) eT  
]T(O;y*m   
int foo( int x, int y) { return x - y;} "=<l Pi  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 UUY-EC7X  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 h ;5 -X7  
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。 +c\s%Gzrh  
我们来写个简单的。 vd /_`l.D  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: KX)xCR~  
对于函数对象类的版本: 4W.;p"S2  
%`}CbD6  
template < typename Func > C)z[Blt  
struct functor_trait &u"*vG (U[  
  { vO{ijHKE  
typedef typename Func::result_type result_type; ?/)5U}*M0T  
} ; FzpWT-jnDd  
对于无参数函数的版本: 0mj=\j  
i:kWO7aP  
template < typename Ret > H]=3^g64  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `CK;,>i   
  { ^l^_K)tw*  
typedef Ret result_type; #s#z@F  
} ; G-3.-  
对于单参数函数的版本: #K! Df%,<  
pLzsL>6h  
template < typename Ret, typename V1 > 45j+n.9=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (4 {49b  
  { <\^X,,WtO  
typedef Ret result_type; @?Y^=0  
} ; YC=BP5^  
对于双参数函数的版本: h;4g#|,  
|7`Vw Z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Uzb"$Ue4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /"CKVQ  
  { HxY,R ^  
typedef Ret result_type; h0.Fstf]  
} ; ;6b#I$-J-  
等等。。。 @gi Y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy EkSTN  
Lf0Hz")  
template < typename Func > y-n\;d>[(  
struct func_return }aNiO85  
  { 38q@4U=aiw  
template < typename T > ZVp\ 5V*  
  struct result_1 7Xad2wXn  
  { iY|YEi8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GoEIY  
} ; - Ez|  
f6L_u k`{  
template < typename T1, typename T2 > ]Hd 0 Y%  
  struct result_2 50DPzn  
  { NNl/'ge <\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o@>c[knJ  
} ; Jl]]nO BQ/  
} ; kmc9P&  
u=E?N:I~F  
'-i tn  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 H;sQ]:.*]  
R ^B2J+O  
template < typename Func, typename aPicker > @i{JqHU"  
class binder_1 ImV54h'  
  { Gr6ma*)y~t  
Func fn; 9uS7G*  
aPicker pk;  +rT(  
public : }qD.Ek  
_yWH\5@  
template < typename T > Y$ChMf  
  struct result_1 R NA03  
  { 7lVIN&.=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #Y5I_:k  
} ; F7;xf{n<  
S-rqrbr|AT  
template < typename T1, typename T2 > ?J~JQe42  
  struct result_2 b<F 4_WF  
  { bf74 "  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :T\WYKX3C  
} ; T?\CAk>  
Q"Ec7C5eM  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9iFe^^<ss  
H~ZSw7!M8  
template < typename T > dJLJh*=AG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +uLo~GdbE  
  { 6#KI? 6  
  return fn(pk(t)); Dz50,*}J  
} 13QCM0#  
template < typename T1, typename T2 > \9}5}X_x.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NdNfai  
  { 0&.lSwa  
  return fn(pk(t1, t2)); q9 ;\B&  
} b;t]k9:"L  
} ; -Y[-t;  
4 P;O8KA5y  
9#(QS+q~  
一目了然不是么? [*vN`AfE  
最后实现bind 1}BNG,n  
4jz]c"p-  
yQA[X}  
template < typename Func, typename aPicker > epbp9[`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Lq[wabF  
  { %8*d)AB:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6g"<i}_|  
} qE{cCS  
jkP70Is  
2个以上参数的bind可以同理实现。 KNg5Ptk  
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。 >ek%P;2w>  
od}x7RI%m  
十一. phoenix 'YR5i^:t  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Dy@ \!F  
YW{V4yW  
for_each(v.begin(), v.end(), ? g{,MP5  
( >Y+KL  
do_ D9C}Dys  
[ Cv~hU%1T  
  cout << _1 <<   " , " Qf|}%}% fp  
] 1!`768  
.while_( -- _1), /a(zLHyz)  
cout << var( " \n " ) e\_6/j7'  
) '&QT}B  
); X}-H=1T?  
f`,Hr?H  
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: .O#lab`:2  
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 0tqR wKL  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ee_\_"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Tqa4~|6  
9AYe,R  
@c !67Z  
template < typename Cond, typename Actor > 4) 3pa*  
class do_while H ZLOn  
  { (d;(FBk='  
Cond cd; iy82QNe  
Actor act; JYr7;n'!  
public : }AiS83B  
template < typename T > YhT1P fl  
  struct result_1 nh=Us^xD  
  { W{+0iAYnp  
  typedef int result_type; 4)iEj  
} ; 02^(z6K'&?  
s~$4bN>LD  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} YB{E= \~  
mY 8=qkZE  
template < typename T > 'h^DI`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $JB:rozE  
  { g yQ9Z}  
  do <M OL{jan  
    { ,;P`Mf'YC  
  act(t); \u _v7g  
  } 4<g72| y  
  while (cd(t)); >.hGoT!_k  
  return   0 ; b2=Q~=Wc  
} +Jka:]MW!  
} ; px>> ]>ZMH  
U9o*6`"o  
Hs}"A,V  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). I!7.fuO  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 W:poUG1UR  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 /e sk  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 *z"1MU  
下面就是产生这个functor的类: e6i./bf3  
y}-S~Ov>I  
.(1j!B4^  
template < typename Actor > 0^&R7Rv c  
class do_while_actor xnQGCw?S&}  
  { a61eH )a  
Actor act; {qWG^Db  
public : ?SOF n  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} m=iov 2K>  
P>T*:!s;  
template < typename Cond > A%*DQ1N  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; R, w54},  
} ; T:S{3  
uP=_-ZUW  
e3={$Ah  
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?,i?  
最后,是那个do_ /9+A97{  
A Wh* <H  
lZA>L, \d  
class do_while_invoker aho<w+l@  
  { 3zA=q[C  
public : EOnp!]Y  
template < typename Actor > ?> MoV5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const YeExjC  
  { ua|Z`qUyq  
  return do_while_actor < Actor > (act); fA M4Q  
} v6P~XK}G  
} do_; R`C_CsXir  
"">fn(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %cr]ZR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 PDq}Tq  
最后来说说怎么处理break和continue v*'iWHCl,  
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。 io Y\8i  
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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