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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda a /X@5kr{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 u\-xlp?"o  
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, fZH:&EP  
$d%m%SZxv  
i3s-l8\\z  
D#508{)  
  class filler W"YFx*W  
  { #0"Fw$Pc  
public : =9FY;9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} LHKawEZ  
} ;  #-1 ;  
)nJs9}( 0  
<i`Ipj  
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: ([iMOE[D3  
]$!-%pNv  
U)=?3}s(  
Wcl@ H @  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); pJ"Wg@+  
Eic/#j{4  
E(*RtOC<W  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xq- R5(k  
]6Kx0mW  
A#RA;Dt:  
u)y6$  
二. 战前分析 w4<1*u@${  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 4*d$o=wa  
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 ,D T>  
Z\D!'FX  
s6%%/|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7RM$%'n \  
  /* --------------------------------------------- */ i[sHPEml(5  
vector < int *> vp( 10 ); iyAeR!`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }p$>V,u  
/* --------------------------------------------- */ lt`(R*B%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); YvL5>;  
/* --------------------------------------------- */ wZ6LiYiHl  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); aFGEHZJQ  
  /* --------------------------------------------- */ r) ;U zd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Pp3<K649  
/* --------------------------------------------- */ .;)7)%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _TY9!:&}q  
.w/w] Eq  
Z5/^pyc  
F=!p7msRB  
看了之后,我们可以思考一些问题: Fy37I/#)r&  
1._1, _2是什么? 6^y*A!xY  
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。 F9p'|-   
2._1 = 1是在做什么? `w';}sQA7  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 T'B43Q  
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。 5&Al  
FOVghq@  
n4\UoKq  
三. 动工 d"o5uo  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /5 yjON{  
W6J%x[>Z  
S^(OjS  
+ 2 v6fan  
template < typename T > CAg~K[  
class assignment l\g>@b  
  { ~A^E_  
T value; #0>??]&r  
public : }zC9;R(E  
assignment( const T & v) : value(v) {} _#32hAI  
template < typename T2 > VZuluV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Nc;cb  
} ; AB(WK9o  
y0s=yN_  
S;@nPzhc  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -wn ,7;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment w]L^)_'Th  
ayF+2(vch)  
wT\JA4  
D2}N6i  
  class holder IE*eDj  
  { oVlh4"y#Lf  
public : eka<mq|W  
template < typename T > {BV0Y.O  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (4]M7b[S$  
  { ($QQuM=  
  return assignment < T > (t); RW"QUT  
} YoDL/  
} ; \dAs<${(  
)?`G"( y  
_43'W{%  
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: |WP}y- Au  
Ymvd3>_  
  static holder _1; zTBf.A;e7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 SG$V%z"e  
 zSd!n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Nyx)&T&I  
而不用手动写一个函数对象。 sdp3geBYo  
m&MAA^I  
^cDHC^Wm  
jw5ldC>U  
四. 问题分析 %eOO8^N  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ~a$h\F'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。 VW`SqUl  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 c-VIpA1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6 2:FlW>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,A%p9  
n }kn|To~  
五. 问题1:一致性 AZ.$g?3w  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| n58yR -"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =h\unQ1T  
 CK+t6Gp  
struct holder (S~kNbIa  
  { 4`e[gvh  
  // oRZ98?Y\B  
  template < typename T > OwCbv j0 #  
T &   operator ()( const T & r) const }el7@Gv  
  { 5,R4:y ?cK  
  return (T & )r; KAJR.YNm  
} 4mHk,Dd9,  
} ; i!{A7mo  
VUi> ]v/e  
这样的话assignment也必须相应改动: YP Qix  
]Z nASlc)  
template < typename Left, typename Right > j1rR3)oP  
class assignment ?W>`skQ  
  { b:5-0uxjs  
Left l; *Z$W"JP  
Right r; #;[0:jU0  
public : dVs=*GEl9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -UM|u_  
template < typename T2 > I_m3|VCa|t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &]h`kvtBC  
} ; Ld 0*)rI#  
9 JhCSw-<)  
同时,holder的operator=也需要改动: 0xx4rp H  
b "aF-,M>  
template < typename T > jOU99X\0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const boI&q>-6Re  
  { H:|.e)$i  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .{t*v6(TP  
} ^TD%l8o6  
F$-fj "jC  
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。 -g."{|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Z($i+L%.  
!Rc %  
return l(rhs) = r; 5E]iv^q%  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 oI!"F=?&6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ,]@K,|pC)  
DS;\24>H  
template < typename Tp > v6|j.;  
class constant_t BT&R:_:  
  { rFGPS%STS  
  const Tp t; q 'd]  
public : pSbtm74  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} a{ L&RRJ  
template < typename T > 0%Le*C'yk  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const eKy!Pai  
  { v)T# iw[  
  return t; qTK(sW  
} /7])]vZ_  
} ; 8h0CG]  
8 R%<~fq r  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #6 vf:94  
下面就可以修改holder的operator=了 5'NNwc\  
eM{u>n+`F0  
template < typename T > [|ZFei)r  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8HFCmY#  
  { ^8EW/$k  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y<|JhqOXK  
} _}Qtx/Cg  
E a&NJ]& g  
同时也要修改assignment的operator()  [Q{\Ik  
a7c`[   
template < typename T2 > 9DJ&J{2W  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } r-wCAk}m*?  
现在代码看起来就很一致了。 z &X l  
1&! i:F#  
六. 问题2:链式操作 SGSyO0O  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :>.{w$Ln%  
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。 McN[  
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。 lHtywZ@%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。 |YsR;=6wT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct eM_;rMCr}  
4P[MkMoC  
template < typename T > ` @  YV  
struct result_1 {Y@shf;  
  { Et!J*{s  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; P4q5#r  
} ; w") G:K  
[:{ FR2*x  
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: L&DjNu`!9  
O_8 SlW0e  
template < typename T > L4Zt4Yuw  
struct   ref ;O% H]oN  
  { {o5|(^l  
typedef T & reference; 7JGc9K+Av  
} ; mA{?E9W  
template < typename T > 4?1Qe\A^  
struct   ref < T &> z^U+ oG  
  { c 9f"5~  
typedef T & reference; ^T!Zz"/:  
} ; f-enF)z  
{lWVH  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (O{OQk;CF  
@w8} ]S  
template < typename T > ;.uYWP|9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &Gjpc>d  
  { gSwV:hm  
  return l(t) = r(t); -}%J3j|R:  
} UsyNn39  
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。 6ieul@?*u*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 KMwV;r  
UE'=9{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 7A\`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2{&A)Z!I  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (U.Go/A#wE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Sv M\9  
最后的布局是: `-uE(qp  
                Add M!J7Vj?Ps  
              /   \ LG&BWs!  
            Divide   5 W_2;j)i  
            /   \ Qp:I[:Lr;  
          _1     3 oh8:1E,I  
似乎一切都解决了?不。 9m M3Ve*  
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。 P`lv_oV  
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。 !:|*!  
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: ~o!- [  
@3?>[R  
template < typename Right > ^xa, r#N:V  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const n{;Q"\*Sg  
Right & rt) const 8:{id>Mm^  
  { PyQ .B*JJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BX?DI-o^h  
} L[Vk6e  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 a&_ h(  
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。 5*$yY-A  
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。 cX-M9Cz  
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。 +X/a+y-  
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。 g0grfGo2p  
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? ]W5*R07  
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: EH |+S  
oN1D&*  
template < class Action > ""-wM~^D  
class picker : public Action &zJI~R  
  { jA{5)-g  
public : TwkT|Piw S  
picker( const Action & act) : Action(act) {} eq6O6-  
  // all the operator overloaded <T_3s\  
} ; %y6Q3@  
N1~bp?$1  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 IA`voO$  
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: {fXkbMO|  
e"04jd/  
template < typename Right > A"JdG%t>.h  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const w<9rTHG8,  
  { LE8<JMB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); aS [[ AL  
} FHOw ]"#  
;b{#$#`=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > rt+4-WuK>  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 yzS^8,  
>-MnB  
template < typename T >   struct picker_maker T3{O+aRt  
  { i6if\B  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1 (<n^\J(  
} ; B(W~]i  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > XJ<"S p  
  { A 6S0dX  
typedef picker < T > result; 9lYKG ^#D  
} ; DsHF9Mn  
J8:s=#5  
下面总的结构就有了: HgQjw!  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Z@Rm^g]o  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 egq,)6>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 gnp.!-  
至此链式操作完美实现。 ^EUR#~b5iy  
%%No XW  
Orq/38:4G  
七. 问题3 +M=h+3hw](  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 \ja6g  
[K4cxqlfk  
template < typename T1, typename T2 > d7V/#34  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [PIMG2"G  
  { :4{ `c.S  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *Dp&;,b  
} 8&@=Anc&q  
u2#q7}  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ~-'2jb*8  
Z[@ i/. I  
template < typename T1, typename T2 > HkD. W6A3  
struct result_2 N?@^BZ  
  { p cLKE ZK  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; d8wGXNd7B  
} ; pz^S3fy  
6(E4l5 %  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? \:m~ +o$<-  
这个差事就留给了holder自己。 {-5)nS^_  
    5Dkb/Iagi  
b~.$1oZ  
template < int Order > WM+8<|)n  
class holder; b~^'P   
template <> =i)%AnZ^9  
class holder < 1 > I$"Z\c8;  
  { |<{SSA  
public : EE'2<"M  
template < typename T > )>ff"| X  
  struct result_1 iF`_-t/k  
  { g]f<k2  
  typedef T & result; 8O^x~[sQ  
} ; DGJ:#U E  
template < typename T1, typename T2 > Xq1#rK(  
  struct result_2 C@-Hm  
  { Q h@Q6  
  typedef T1 & result; n~lB}  
} ; AON |b\?  
template < typename T > ho>@ $9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $PM r)U  
  { s~,!E  
  return (T & )r; Apu- 9|oP  
} 1XN%&VR>^D  
template < typename T1, typename T2 > i7dDklj4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4b}p[9k  
  { GIlaJ!/  
  return (T1 & )r1; R V#w 0 r  
} Z&^vEQ  
} ; E:rJi]  
-(57C*#ap  
template <> ta&z lZt  
class holder < 2 > D0#U*tq;  
  { m& AbH&;  
public : K14.!m  
template < typename T > yi^X?E{WnX  
  struct result_1 lsV>sW4]Z  
  { -}@C9Ja[?  
  typedef T & result; f.ua,,P.  
} ; >0kL9_9{  
template < typename T1, typename T2 >  mTH[*Y,  
  struct result_2 FBNi (D  
  { T72Li"00  
  typedef T2 & result; C^C'!  
} ; Gad&3M0r  
template < typename T > 5@.8O VPz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^/2O_C  
  { '!X`X=  
  return (T & )r; -0(+a$P7e  
} L^^f.w#m  
template < typename T1, typename T2 > =2Ju)!%wr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const bIt{kzuQC  
  { 0Wd5s{S  
  return (T2 & )r2; W*H%\Y:N  
} !h&h;m/c  
} ; @ &c@  
%_]O|(  
2wU,k(F_  
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> >。 [Qkj}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: B%Oi1bO  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: x=JZ"|TE  
k="w EZ;Q  
return l(i, j) = r(i, j); )$Fw<;4  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @zR_[s  
q+YK NXI  
  return ( int & )i; Wi)N/^;n  
  return ( int & )j; l5e`m^GK  
最后执行i = j; "=f,4Zbj  
可见,参数被正确的选择了。 1g!%ej jd  
DKQQZ` PF  
t I +]x]m+  
pv|D{39Hs  
uN9.U  _  
八. 中期总结 _#UhXXD  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: My9fbT  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 e]jzFm~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 'vIVsv<p  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor i#lO{ ]  
o AS 'Z|  
{7Ez7'SVV  
vP<8 ,XG  
">I50#bT  
d~d~Cd`V  
九. 简化 ]kkH|b$[T  
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。 D/zp_9B  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 bU(fH^  
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: 9/GC8*+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 LTY(6we-  
  +-*/&|^等 bF3}L=z  
2. 返回引用。 Y6%O9b  
  =,各种复合赋值等 rUF= uO(  
3. 返回固定类型。 r+l3J>:K  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _1Iw"K49Qx  
4. 原样返回。 wvSaq+N  
  operator, a U*cwR  
5. 返回解引用的类型。 Q_R&+@ju  
  operator*(单目) *j= whdw%J  
6. 返回地址。 hz+x)M`Y  
  operator&(单目) PAXdIh[]  
7. 下表访问返回类型。 ;,]Wtmu)7  
  operator[] j.rJfbE|X  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 V-iY2YiR  
  operator<<和operator>> A[oxG;9xi  
ZgI1Byf  
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。 ny~~xQ"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1~q|%"J  
wN!5[N"  
template < typename Left > 3+jqf@fO  
struct value_return oW/ #/;|`  
  { 6jtnH'E/  
template < typename T > JuT~~Z  
  struct result_1 Dx27s  
  { "o[j'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }%9A+w}o  
} ; DrB PC@^  
"M.vu}~>  
template < typename T1, typename T2 > Bq]eNq  
  struct result_2 ZtfPB  
  { #Hr>KQ5mJQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; v [ 4J0  
} ; 8?O6IDeW  
} ; G u-#wv5@  
1yN/+Rq  
y++[:M  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait sc^TElic  
/r Hd9^Y  
下面我们来剥离functor中的operator() N?h=Zl|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >\ :kP>U  
PI#xRKt  
return l(t) op r(t) 1/YWDxo,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) x%JtI'sg  
return op l(t) O#E]a<N`  
return op l(t1, t2) !;^sIoRPV  
return l(t) op iy{*w&p  
return l(t1, t2) op w"O^CR)  
return l(t)[r(t)] mRw &^7r  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] z17x%jXy  
wYJ.F  
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: &JM|u ww?1  
单目: return f(l(t), r(t)); 9air" 4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^6 F-H(  
双目: return f(l(t)); ~JsTHE$F  
return f(l(t1, t2)); u+GtH;<;  
下面就是f的实现,以operator/为例 PG8|w[V1"  
r(IQ)\GR  
struct meta_divide 3PLv;@!#j}  
  { 8C2s-%:  
template < typename T1, typename T2 > F{a--  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  h+Dp<b  
  { R g7  O  
  return t1 / t2; +^ n\?!  
} 4 e1=b,  
} ; Rdd[b?  
p `)(  
这个工作可以让宏来做: o[W7'1O  
x8xSA*@k  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ NWuS/Ur`9  
template < typename T1, typename T2 > \ _Kg:jal  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; gN|[n.W4  
以后可以直接用 1CFTQB>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) w:P$ S  
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 q$Z.5EN  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) mdW8RsR  
j'#M'W3@  
1-4iy_d  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 7RQ.oee  
pZx'%-\-T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Mj2o>N2,  
class unary_op : public Rettype *Y'@|xf*  
  { M[N$N`9  
    Left l; l(Dkmt>^  
public : g/&`NlD  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2`qO'V3Q  
O)78 iEXi|  
template < typename T > E Z95)pk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \M-}(>Pfk  
      { #;59THdtPk  
      return FuncType::execute(l(t)); E?1"&D m  
    } 5(0f"zY  
AV\6K;~  
    template < typename T1, typename T2 > Gj^JpG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ],l w  
      { .}W#YN$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,;LxFS5\  
    } Ff xf!zS  
} ; tJ>|t hk  
?;Ck]l#5ys  
q 65mR!)  
同样还可以申明一个binary_op kk_$j_0  
k*)O]M<,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > dc[w`  
class binary_op : public Rettype n]$50_@  
  { 7#K%Bo2pG  
    Left l; VhdMKq~`  
Right r; "iFA&$\  
public : :<$B o  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oxkA+}^j8M  
[J4 Aig  
template < typename T > 6(1xU\x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zrD];DP  
      { ,MkldCV  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {k.Dy92  
    } m/W0vPM 1  
n3w(zB  
    template < typename T1, typename T2 > b'\a 4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }1<_  
      { +3B^e%`NPm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); V\k?$}  
    } f( (p\ &y  
} ; 3m1]Ia -9  
&^WJ:BvA|^  
moO=TGG;F  
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 b"x[+&%i  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 " jefB6k9h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) dxm_AUM  
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。 1]eh0H  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! E]x)Qr2Ju  
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。。。 GtZkzVqLd  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !_{2\ &  
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) CRsgR)  
下面是修改过的unary_op qucw%hJr  
nsChNwPX  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > { bjK(|  
class unary_op HA}pr6Z  
  { iy&*5U  
Left l; ZSL:q%:.  
  7ky$9+~  
public : ![O@{/  
W?W vT` T{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~z''kH=e  
fneg[K  
template < typename T > )IIQ{SwQq  
  struct result_1 ,l[h9J  
  { gR `:)>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; .f'iod-   
} ; C9oF*{  
W!a~ #R/r-  
template < typename T1, typename T2 > pa0'\  
  struct result_2 ?H9F"B$a  
  { Up|\&2_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {.7ve<K  
} ; % I]?xe6  
X8T7(w<0%f  
template < typename T1, typename T2 > 8.e k_ r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4uip!@$K  
  { 9g" 1WZ!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Ed/@&52z0  
} G@Dw  
1XZ|}Xz  
template < typename T > "i$uV3d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *b" (r|Ko  
  { H~~I6D{8  
  return OpClass::execute(lt(t)); W-Cf#o  
} tK&.0)*=  
hA`>SkO  
} ; XezO_V  
}z&P^p)R  
4+mawyM  
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 SEY  
好啦,现在才真正完美了。 Y^gK^ ?K  
现在在picker里面就可以这么添加了: "m]"%MU7 8  
/p') u3  
template < typename Right > u!2.[CV  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const qx5X2@-;:  
  { ~B%EvG7:n  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9d2#=IJm  
} ]>@; 2%YvY  
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。 /2oTqEqaV  
=$5[uI2  
iUh_rX9A"  
=5&)^  
Yfy6o6*:  
十. bind !D%*s,t\'  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 HSx~Fs^J  
先来分析一下一段例子 ovCk :Vz  
mM~!68lR  
=!xeki]|9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} W0$G 7 s  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8aGZ% UI  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0c1}?$f[?%  
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。 lg;Y}?P  
我们来写个简单的。 tZ[BfO  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8{Y ?;~G  
对于函数对象类的版本: ORa!84L  
c}mJ6Pt  
template < typename Func > 1L'[DKb'  
struct functor_trait ,@!8jar@w}  
  { %e7{ke}r  
typedef typename Func::result_type result_type; [RD ^@~x  
} ; H'I|tPs  
对于无参数函数的版本: 5 LX3.  
@.*[CC;&  
template < typename Ret > |f8by\Q86=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > v\-"NHl  
  { _DC/`_'  
typedef Ret result_type; &X+V}  
} ; j %TYyL-  
对于单参数函数的版本: /BT;Q)( &  
0&/1{Dk*n  
template < typename Ret, typename V1 > [&nwB!kt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <zZAVGb4I  
  { (53dl(L?  
typedef Ret result_type; e+y< a~N  
} ; d?N"NqaN  
对于双参数函数的版本: '0 ( Bb  
8<n8joO0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > gn%#2:=pVu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > c;U\nC<Y  
  { $:u,6|QsS=  
typedef Ret result_type; 'EZ[aY!);  
} ; V2VsJ  
等等。。。 `zzX2R Je  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy a m<R!(  
u~s'<c+8_  
template < typename Func > l7s=b4}c  
struct func_return eU%5CVH.v  
  { M8[YW|VkP  
template < typename T > _9z/>e  
  struct result_1 j%p~.kW5  
  { e<9nt [  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,o9)ohw  
} ; s=%HTfw  
?>%u[g   
template < typename T1, typename T2 > 7Ck;LF}>0  
  struct result_2 +W;B8^imG  
  { :W1,s53  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }qKeX4\-  
} ; \B}W(^\wg;  
} ; ';ZJuJ.  
+XpRkX&-  
(|[3/_!;v  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ESomw  
'nT#3/rL  
template < typename Func, typename aPicker > {?!hUi+  
class binder_1 QIV<!SO  
  { /ruf1?\,R  
Func fn; `S~u4+y]  
aPicker pk; M`>W'<  
public : vlPE8U=  
j2P|cBXu  
template < typename T > ^&6NB)6  
  struct result_1 OeAPBhTmFj  
  { W@ Z=1y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }w-`J5Eq#  
} ; Tb)x8-0  
=#V11j  
template < typename T1, typename T2 > f9Xw]G9  
  struct result_2 &*y ve}su  
  { ('lnQD.Hd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ua[\npz5  
} ; Ue8D:C M  
IY19G U9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} i4pJIb  
@i68%6H`?  
template < typename T > 7_3O]e[8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !K 9(OX2;  
  { &7W6IM   
  return fn(pk(t)); >ahj|pm  
} E+)Go-rS(  
template < typename T1, typename T2 > [>:gwl _\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UQR"wUiiV  
  { 1v4kN -  
  return fn(pk(t1, t2)); <^\r9Qxl  
} etoE$2c  
} ; ks5'Z8X  
 %aKkk)s  
q"Md)?5N  
一目了然不是么? %:,=J  
最后实现bind (FaT{W{  
qL P +@wbJ  
vf =  
template < typename Func, typename aPicker > <e^/hR4O  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $"8k|^Z3  
  { j VZi_de  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); K_5&_P1  
} Tpukz_F  
\zi3.;9|;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .vv*bx   
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 <J)A_Kx[57  
Q]wM/7  
十一. phoenix 8UIL_nPO  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9^='&U9sr  
hwzUCh 5!  
for_each(v.begin(), v.end(), JY2 F-0t)  
( kYB <FwwB  
do_ {h"\JI!  
[ i6d$/ yP"  
  cout << _1 <<   " , " L:M9|/  
]  J31M:<  
.while_( -- _1), >bN~p  
cout << var( " \n " )  nvPE N  
) mM} Ukmy  
); (U_Q7hja?  
j7 =3\SO  
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: Qu,k  
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 EYxRw  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 IxZ.2 67  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,)$KS*f"*z  
HY4E  
io{H$  x(  
template < typename Cond, typename Actor > DME?kh>7  
class do_while s[q4K  
  { B)]{]z0+`  
Cond cd; *Qx|5L!_  
Actor act; ^|GtO.  
public : ?=!XhU .  
template < typename T > EQJ_$6  
  struct result_1 hIQ[:f  
  { +.]}f}Y  
  typedef int result_type; kc'0NE4oq  
} ; /iy*3P,`  
1?RCJ]e5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [4Faq3T"  
G'2=jHzMF  
template < typename T > :6$4K"^1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U|7Qw|I7  
  { ^:!(jiH  
  do yVI;s|jG  
    { cNo4UZvr  
  act(t); 1Bk*G>CX9(  
  } V$<G)dwUG5  
  while (cd(t)); SxZ^ "\H  
  return   0 ; bsi q9$F  
} 6L2*gO:r?  
} ; ; G59}d p~  
y8hg8J|  
I0HY#z%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). j]B $(pt  
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。 @`;Y/',  
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。 2v9s@k/k)6  
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。 "56?/ jF  
下面就是产生这个functor的类: Kt 90mA  
ZC5Yve8  
cCh5Jl@Z  
template < typename Actor > lDJd#U'V  
class do_while_actor '^ e/F)0  
  { OgXZ-<'  
Actor act; +:"6`um|  
public : IN|i)?r h  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} I4<{R  
+/3 Z  
template < typename Cond > ;V"yMWjc  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; R )d99j^"  
} ; 3_oD[ ])A  
SfZ=%6b7  
h#@4@x{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 n.a=K2H:V  
最后,是那个do_ {FJX  
Vgqvvq<S  
)"_Ff,9Z!  
class do_while_invoker nG},v%  
  { Lf; ta  
public : -y l4tW  
template < typename Actor > !qTpQ5Dm  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8L7Y A)u  
  { T3G/v)ufd  
  return do_while_actor < Actor > (act); npO@Haw  
} ^fE\S5P  
} do_; L,L ~ .E  
IYfV~+P  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *h*j%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 uG=t?C6  
最后来说说怎么处理break和continue W( &Go'9e"  
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。 qXrt0s[  
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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