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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?pq#|PI)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \IB@*_G  
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, O ;,BzA-n  
Z_vIGH|1  
le1  
4^h_n1 A  
  class filler )`;Q]?D   
  { B->3/dp2c'  
public : n.+%eYM<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2JY]$$K7  
} ; ;MH((M/AN  
>2Z0XEe  
:iW+CD)j  
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: CJ+/j=i;~c  
\*] l'>x1  
N|t!G^rP  
9i+OYWUO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Wp7lDx  
-!d'!; ]  
)UBU|uYR\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %eK=5Er jx  
Sg#$ B#g  
x"/DCcZ  
k:1p:&*m  
二. 战前分析 aMa ICM  
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。 @E Srj[  
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 aU&p7y4C@  
3$<u3Zi6  
 UZJ^ e$N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L'1!vu *Rg  
  /* --------------------------------------------- */ s2SxMFDP  
vector < int *> vp( 10 ); q [}<LU  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }le}Vuy\s  
/* --------------------------------------------- */ `6bIxb{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); awYnlE/Z1  
/* --------------------------------------------- */ _p;>]0cc.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); L!:8yJK  
  /* --------------------------------------------- */ {J#SpG 7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0j{Rsy   
/* --------------------------------------------- */ =K#5I<x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Ka\h a  
(<bYoWrK#  
v)+E!"R3.  
jh7-Fl`  
看了之后,我们可以思考一些问题: I8ZBs0sfF{  
1._1, _2是什么? zG IxmJ.  
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。 ANIx0*Yl(  
2._1 = 1是在做什么? Ax"]+pb  
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。 @4)NxdOE  
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。 >* Ag0.Az  
!U 6q;' )-  
%5g(|Y]  
三. 动工 S10"yhn(-t  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =&%}p[ 3g  
V47z;oMXct  
TH[xSg  
AW{"9f4  
template < typename T > .wH`9aq;5@  
class assignment "2l$}G  
  { "Zh3,  
T value; 7+(on  
public : `kE ;V!n?  
assignment( const T & v) : value(v) {} RA];hQI?  
template < typename T2 > o]R*6$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } '{>R-}o[3  
} ; sej$$m R  
7uUo DM  
(5rfeSA^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 MUQj7.rNa  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment + *xi&|%  
 =1MVF  
e]9Z]a2  
P/!W']OO  
  class holder \ 8v^ hb  
  { qV$\E=%fhM  
public : [SKN}:D  
template < typename T > 0Dt-!Q7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ji#eA[  
  { o;[?b'\[d  
  return assignment < T > (t); PTS dW~3  
} =Ch^;Wyt  
} ; |Eyn0\OA  
uM"_3je{W2  
M)qb6aD0  
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: j^1Yz}6nR  
4*U5o!w1{  
  static holder _1; 6 2*p*t  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 qr@ <'wp/  
C0K0c6A (4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n g,&;E  
而不用手动写一个函数对象。 |KMwK png  
0 s$;3qE  
<u_ vL WS  
TSKT6_IJw  
四. 问题分析 d ug^oc1  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 5+DId7d'n  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 <jAn~=Uq[,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4 (c{%%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 m[}@\y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 -F$v`|(O+  
M\_IQj  
五. 问题1:一致性 ieap  
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?| VbI$#;:[7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |Cm6RH$(  
o#K*-jOfiH  
struct holder \[9^,Q P  
  { # 4&t09  
  // 14pyHMOR  
  template < typename T > ~K/_51O'  
T &   operator ()( const T & r) const e"(SlR  
  { c5em*qCw$  
  return (T & )r; |Vo{ {)  
} >bFrJz}  
} ; <kCOg8<y :  
3\ {?L  
这样的话assignment也必须相应改动: ucYweXsO3  
IZ_?1%q>}  
template < typename Left, typename Right > : i{tqY%  
class assignment ";U#aK1p  
  { ipe8U1Sc  
Left l; LC, 6hpmh  
Right r; 0N87G}Xu  
public : ~s{ V!)0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b_vKP  
template < typename T2 > C %i{{Y&l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >{)\GK0i 7  
} ; ,m Nd#  
#62*'.B4  
同时,holder的operator=也需要改动: |ju+{+  
/Un\P   
template < typename T > t52KF#+>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const t"Bp # U1  
  { skYHPwJdW  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); m al?3*x/  
} R; ui 4wg6  
7_R[ =t  
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。 R"y xpw  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 kX2Z@ w`  
vaLP_V  
return l(rhs) = r; +NJIi@  
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。 =$y;0]7Lwi  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?kK3%uJy&  
qe5;Pq !G  
template < typename Tp > &Oc `|r*  
class constant_t TBIr^n>Z<k  
  { v|KGzQx$.*  
  const Tp t; r PTfwhs  
public : J|F!$m{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :Q,~Nw>  
template < typename T > 9^&B.6!6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /BN=Kl]  
  { nIZsKbnw  
  return t; +k h Tl:  
} _F(Np\%_  
} ; ->*~e~T  
bk1.H@8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  9I:3  
下面就可以修改holder的operator=了 dV{mmHL  
[&IcIZ  
template < typename T > XSCcumde!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Cd ]g+R}j  
  { ?-~<Vc*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); oVr:ZwkG3  
} YCVT0d  
0Y'ow=8M  
同时也要修改assignment的operator() F-F1^$]k  
;Ea8>  
template < typename T2 > }]M'f:%b  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^G 'n z  
现在代码看起来就很一致了。 Q{5.;{/eC  
*Z\AO'h=Z  
六. 问题2:链式操作  7PuYrJ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "%bU74>  
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。 @LFB}B  
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。 `Z#':0Z  
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。 ei>iXDt  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct L& rtN@5;  
DAg*  
template < typename T > orYZ<,u  
struct result_1 U<r!G;^`  
  { =.OzpV)=V  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; K}M lC}oIt  
} ; |3~]XN-  
Y DW^N] G  
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: *FC|v0D  
Q"uK6ANp'  
template < typename T > *2}f $8  
struct   ref L7nG5i  
  { (>Nwd^  
typedef T & reference; E!.&y4  
} ; db=S*LUbl  
template < typename T > , Y,^vzX6  
struct   ref < T &> V2xvuDHI  
  { BPl% SL  
typedef T & reference; "LH!Trl@k  
} ; jt(GXgm  
f`*VNB`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: WgG$ r  
)#1!%aQ  
template < typename T > V1GkX =H},  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const l!KPgRw  
  { &r*F+gL  
  return l(t) = r(t); +]z Rn  
} Sv0?_3C  
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。 BjsTHS&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 w El-  
LXsZk|IhM  
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 ?E(X>tH  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7-Oa34ba+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 RHpjJZUV  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 g]c6_DMfb1  
最后的布局是: ]h&1|j1  
                Add >p0,]-.J,r  
              /   \ bBXLW}W  
            Divide   5 :<k (y?GB  
            /   \  UBj&T^j  
          _1     3 >}Bcv%zZ  
似乎一切都解决了?不。 f [.'V1  
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。 Q4/BpKL  
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。 J .TK<!  
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: arRU`6?  
>;bym)  
template < typename Right > =$L+J O  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const cDzb}W*UM  
Right & rt) const }<@-=  
  { 1-N+qNSD`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~K;hXf  
} 12hD*,A5j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 XGbpH<  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 'Ha> >2M  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 vdQ#C G$/  
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。 INp:;  
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。 `4X.UPJ  
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? 5*-RIs! 2  
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: m"n" 1;o=  
4[JF.O6}  
template < class Action > Ycq )$7p  
class picker : public Action 98O]tL+k/u  
  { GCiG50Z=  
public : U6*[}Ww  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ' (XB|5  
  // all the operator overloaded *]h"J]  
} ; 2<p@G#(  
k9<UDg_ Y  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 E i>GhvRM  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ($/l_F  
d!}oS<6  
template < typename Right > XEagN:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const x- ue1  
  { jpS$5Ct  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]];pWlo!  
} {:VK}w  
JC-> eY"O2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > d=8.cQL:E  
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。  :TR:tf  
 qsXkm4  
template < typename T >   struct picker_maker Yt,MXm\  
  { ={ -kQq  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 44B D2`nF  
} ; XqUQ{^;aI  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > XksI.]tfj  
  { v_pe=LC{-e  
typedef picker < T > result; n}e%c B  
} ; Im!b-1  
_G@Z n[v  
下面总的结构就有了: 8 l)K3;q_  
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。 JhwHsx/  
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。 3!/J!X3L  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 S9 $t9o  
至此链式操作完美实现。 `GY3H3B  
Scm45"wB+  
tc)Md]S  
七. 问题3 8!3q:8y8  
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。 OHj>ufwVq  
ZI qXkD  
template < typename T1, typename T2 > *{j;LA.BR#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 67&Q<`V1*q  
  { DNqV]N_W  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8-7Ml3G*  
} EW vhT]<0  
+HRtuRv0T  
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: =q)+_@24>d  
UR=s=G|  
template < typename T1, typename T2 > W2h4ej\s  
struct result_2 m9MY d  
  { l;A'^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \v\ONp"  
} ; );TB(PQsBT  
dY0W=,X$7T  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ;-Os~81o?  
这个差事就留给了holder自己。 );}M"W8  
    y= f.;  
a73VDQr I  
template < int Order > {jQLr7'  
class holder; WN%,   
template <> ":qHDL3  
class holder < 1 > <T)0I1S  
  { E'D16Rhp  
public : &{glwVKV  
template < typename T > Qbjm,>H/^  
  struct result_1 1y6<gptx  
  { htL1aQ.  
  typedef T & result; )4s7,R  
} ; !v=/f_6  
template < typename T1, typename T2 > 50Gu~No6  
  struct result_2 !\d~9H%`B  
  { ^>!&]@  
  typedef T1 & result; *S}CiwW>/  
} ; )m8Gbkj<  
template < typename T > ar,v/l>d4N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SFtcO  
  { (G} }h  
  return (T & )r; gg^iYTpt  
} .E+O,@?<  
template < typename T1, typename T2 > /ar0K9`c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C@t,oDU#  
  { V_m!<s r(  
  return (T1 & )r1; A-3^~aEgx  
} J(!=Dno  
} ; .bP8Z =  
bx{njo1Mr  
template <> _K{- 1ZYsi  
class holder < 2 > v?6*n >R  
  { e1JH N  
public : lg2I|Z6DH  
template < typename T > [\<#iRcP  
  struct result_1 ;Gn>W+Ae M  
  { 4I2:"CK06  
  typedef T & result; G4'Ee5(o  
} ; lfCr `[!E  
template < typename T1, typename T2 > ;/wH/!b  
  struct result_2 LWhy5H;Es  
  { [*(1~PrlO,  
  typedef T2 & result; 1BW9,Xr  
} ; jVOq/o  
template < typename T > ?f3R+4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B=%%3V)2  
  { aJjUy%  
  return (T & )r; /=AFle2(  
} 3)o>sp)Ji$  
template < typename T1, typename T2 > WoB'B|%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _w %:PnO  
  { ??P\v0E  
  return (T2 & )r2; 0m.`$nlV-  
} <*^|Aj|#  
} ; kb"Fw:0  
;~$Q;m 1  
"x$L 2>9  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 M[O22wFs  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )!E:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !T:7xEr  
I8T*_u^_  
return l(i, j) = r(i, j); l qh:c  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <vV"abk  
ecH7")  
  return ( int & )i; 5Rw2/J L  
  return ( int & )j; X6$Cd]MN  
最后执行i = j; /y4A?*w6  
可见,参数被正确的选择了。 CKe72OC  
NYg&8s.  
|x&4vHXR0  
_7;G$\^&.  
{6Nbar@3  
八. 中期总结 ;g+fY 6  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: CKFr9bT{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {2 T:4i5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;O~FiA~`c  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |9$C%@8  
[)8O\/:  
b5jD /X4  
]goV Q'Y  
};"_Ku4#-  
5\}Y=Pa  
九. 简化 a Iyzt  
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。 GyxLzrp  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @V1FBw9S!@  
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: !nsr( 7X2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Q;=4']hYU  
  +-*/&|^等 =F/R*5:T  
2. 返回引用。 zp'hA  
  =,各种复合赋值等 zT/woiyB`  
3. 返回固定类型。 glM42s  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 67}8EV!/k  
4. 原样返回。 qQo*:3/];  
  operator, (k"0/*F4_  
5. 返回解引用的类型。 iny/K/5bf  
  operator*(单目) XS^du{ai  
6. 返回地址。 Zg4wd/y?  
  operator&(单目) 9<P%?Q  
7. 下表访问返回类型。 g2LvojR  
  operator[] }waZGJLN  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }> C?Zx*  
  operator<<和operator>> egfd=z=2un  
lq`7$7-4  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 !&@t  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9T`YHA'g  
:c )R6=v  
template < typename Left > ?aTC+\=  
struct value_return 3y:),;|5  
  { 94*MRn1E  
template < typename T > z [u!C/  
  struct result_1 &js$qgY  
  { `\3RFr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]:?hU^H]<  
} ; K h&a#~c  
NP~3!b  
template < typename T1, typename T2 > qla=LS\-A+  
  struct result_2 L/bvM?B^  
  { UA0( cK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; l}g_<  
} ; Q4N0j' QA  
} ; 1O)m(0tb[  
OH 88d:  
mwz!7Q   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait EW]8k@&g  
'Q*lp!2>  
下面我们来剥离functor中的operator() ?$/W3Xn0%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {K/xI  
i5*/ZA_  
return l(t) op r(t) !g~u'r'1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #Wv8+&n  
return op l(t) uBM%E OE  
return op l(t1, t2) 4QNwu7TeR  
return l(t) op 4!'4 l=jO  
return l(t1, t2) op kO/;lrwC  
return l(t)[r(t)] AVc|(~V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Ipow Jw^  
hrfSe$8  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: &&96kg3  
单目: return f(l(t), r(t)); '0qKb*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); S^i<_?nwg  
双目: return f(l(t)); +~lPf.  
return f(l(t1, t2)); "#%9dWy  
下面就是f的实现,以operator/为例 k>\s6  
6?0QzSpfC#  
struct meta_divide cI <T/~P  
  { c+1<3)Q<  
template < typename T1, typename T2 > U\YzE.G1]S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) g9=O<u#  
  { #'y^@90R  
  return t1 / t2; N\hHu6  
} dFnu&u"  
} ; _C$SaQty[Q  
79'N/:.  
这个工作可以让宏来做: dW|S\S'&  
5 ^tetDz}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ H|;BT  
template < typename T1, typename T2 > \ 3J^'x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; jrYA5>=>#  
以后可以直接用 0IbR>zFg.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) oi^pU  
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 6bbzgULl  
(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。。。) [Ue"#w  
:&O6Y-/B  
@Y&(1Wl  
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 wF['oUwHH  
$\nAGmp@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \!r,>P   
class unary_op : public Rettype z'Fu} ho  
  { `ItPTSOi  
    Left l; }/%^;@q;  
public : U {s T %G  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =l}XKl->  
DDU)G51>d  
template < typename T > $-mwr,i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 82=>I*0Q  
      { mH4Jl1S&  
      return FuncType::execute(l(t)); yd`f<Hr<m  
    } 'c/Z W  
{,o =K4CD  
    template < typename T1, typename T2 > QPz3IK%   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t^<ki?*  
      { hr GfA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (#r>v h(  
    } 9J f.Ls  
} ; <\5E{/7Tl  
"3uPK$  
:x_;-  
同样还可以申明一个binary_op 4VlQN$  
PZCOJK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^36m$J$  
class binary_op : public Rettype 2E=vMAS  
  { inv 5>OeG  
    Left l; "]1|%j  
Right r; VrZ6m  
public : ?C|b>wM/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <0^L L  
':?MFkYC  
template < typename T > UP e@>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |gJI}"T  
      { <a$'tw-8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); uI_h__  
    } sQr |3}I(  
4.i< `'  
    template < typename T1, typename T2 > WH0$v#8`v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const . ^JsnP  
      { )R9QJSe  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); vip& b}u  
    } dIRSgJ`  
} ; xrC b29{  
H83/X,"!w  
){,v&[  
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 =jW= Z$3q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Bis'59?U_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) '?v-o)X  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 HP eN0=7>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 81 /t)Cp  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 %DF-;M"8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }SF<. A  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) I'T@}{h  
下面是修改过的unary_op %:7fAB,PA  
"ll TVB  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > r4FGz!U  
class unary_op *Z=:?4u  
  { j= Ebk;6p  
Left l; A@k`$xevVj  
  aMycvYzH  
public : wT+b|K  
n*GsM6Y&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} j69 2M.A  
xr'gi(.o  
template < typename T > j5qrM_Chg  
  struct result_1 S2EeC&-AR  
  { 0!!z'm3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; v d}Y$X  
} ; I~P]_D mM  
BjyGk+A   
template < typename T1, typename T2 > 1me16 5y<B  
  struct result_2 ()I';o  
  { 3Zeh$DZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bQu1L>c,Uw  
} ; f)/5%W7n}  
aR}L- -m  
template < typename T1, typename T2 > GH!Lu\y\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EvEI5/ z  
  { \gjY h2>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0($ O1j~$  
} y7)$~R):-  
yw9)^JU8"  
template < typename T > .q^+llM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?* %J Gz_  
  { QCvz|)  
  return OpClass::execute(lt(t)); )cd5iE:FO  
} JVgV,4 1  
BYBf`F)4  
} ; Q-M"+HO  
+:&,Ts/  
.G|9:b  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug =u#xPI0:  
好啦,现在才真正完美了。 /^TXGc.  
现在在picker里面就可以这么添加了: .Q^8 _'ZG  
0pu=,  
template < typename Right > cK(S{|F  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const CHPu$eu  
  { C VyE5w  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); vw/L|b7G  
} > R5<D'cEN  
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。 O0VbKW0h3  
3"ii_#1  
ya^zlj\`0e  
i`}nv,  
R8U?s/*  
十. bind g*nh8  
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。  aX'R&R  
先来分析一下一段例子 A=S_5y  
Nhnw'9  
r(#]Z   
int foo( int x, int y) { return x - y;} a*4l!-7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2MapB*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 n%J {Tcn6  
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。 "ApVgNB  
我们来写个简单的。 8I X,q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7;T6hKWV[  
对于函数对象类的版本: =83FCq"  
gISG<!+X^  
template < typename Func > "DniDA  
struct functor_trait <FfdOK_  
  { I#m0n%-[  
typedef typename Func::result_type result_type;  XAb!hc   
} ; >)sB# <e  
对于无参数函数的版本: TzJp3  
pS vqGJU3  
template < typename Ret > vl{G;[6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > n7r )wy  
  { bvK fxAih  
typedef Ret result_type; uFzvb0O`O  
} ; ?Thh7#7LM  
对于单参数函数的版本: LR5X=&k  
B?c n5  
template < typename Ret, typename V1 > $ MN1:ih  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &r)i6{w81  
  { N^{"k,vB-  
typedef Ret result_type; kDz!v?Z2+B  
} ; Q,.[y"m9Y.  
对于双参数函数的版本: Gidh7x  
!BocF<UE  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > sfv{z!mo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <ETR6r  
  { d0Jaa1b~O  
typedef Ret result_type; SGuLL+|W#8  
} ; *C (/ 2  
等等。。。 gW[(gf.oo  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy k{?Pgf27  
 9z9EK'g  
template < typename Func > w[bhm$SX]B  
struct func_return ^HYrJr$y  
  { yv@td+-"D  
template < typename T > sSM^net0  
  struct result_1 ^` 96L  
  { 8N8N)#A[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {g%F 3-  
} ; Dp5hr8bT  
bP4<q?FKcN  
template < typename T1, typename T2 > 'k?%39  
  struct result_2 R*v~jR/   
  { Oc|`<^m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nbVlP  
} ; b xU13ESv  
} ; PW[NW-S`c  
`H_.<``>  
UY)e6 Zd  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9&>)4HNd?  
^,?dk![1Cv  
template < typename Func, typename aPicker > =sR]/XSK  
class binder_1 QL<uQ`>(  
  { &g{b5x{iD  
Func fn; Q9UBxpDV:  
aPicker pk; :2qUel\PEC  
public : Zi0B$3iOb  
x2^Yvgc-  
template < typename T > Guc~] B  
  struct result_1 3( Y#*f|  
  { *5\k1-$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; z2Pnni7Ys  
} ; \5]${vs&s  
MS Ml  
template < typename T1, typename T2 > ?\ qfuA9.  
  struct result_2 'q#$^ ='o  
  { 1nt VM+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C;u8qVI  
} ; ,r&:C48 dI  
Eagl7'x  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >O{[w'sWa  
7lo`)3mB  
template < typename T > yEaim~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Slk__eC  
  { 5BL4VGwJ  
  return fn(pk(t)); 44uM:;  
} #hA]r.  
template < typename T1, typename T2 > AE_7sM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [r,ZM  
  { 0={@GhjApL  
  return fn(pk(t1, t2)); [@l:C\2  
} j2U iZLuV  
} ; bVB_KE  
iK#5nY].  
Q\P?[i]  
一目了然不是么? 'w'P rM,:  
最后实现bind AI$r^t1  
6vx0F?>_  
Hcp)Q76X  
template < typename Func, typename aPicker > F~NmLm  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) A,tmy',d"  
  { d!V;\w  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [r_YQ*+ej  
} A]z~Dw3  
{Hv/|.),hu  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M@G <I]\  
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。 PRs[! EB6  
X&B2&e;  
十一. phoenix $_j\b4]%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: qdlz#-B  
.,)C^hs@  
for_each(v.begin(), v.end(), Dlc=[kf9  
( &a'H vQV  
do_ {^r8uKo:~  
[ : MOr?"  
  cout << _1 <<   " , " l5> H\  
] JGJXV3AT  
.while_( -- _1), =F(fum;zH  
cout << var( " \n " ) ` >w4G|{  
) h";0i:  
); h  0EpW5  
n9Mi?#xIp  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: {,Y?+F  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor EFb1Y{u^\!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,a:!"Z^ f  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \S[7-:Lu^  
E>/kNl  
.L,xqd[zC  
template < typename Cond, typename Actor > "T*Sg  
class do_while 20 j9~+  
  { o\_@4hXf  
Cond cd; IZ<d~ [y  
Actor act; 9t 3mU:  
public : UStNUNCq  
template < typename T > fM[Qn*.  
  struct result_1 {uurM` f}:  
  { P1<Y7 +n  
  typedef int result_type; (*.t~6c?5  
} ; [D]9M"L,vQ  
HFJna2B`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3DNw=Ic0k  
eYQq@lrWv  
template < typename T > t0 [H_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mA ^[S.!  
  { \#(3r1(  
  do th@a./h"  
    { 6x1 !!X+)+  
  act(t); .qjVw?E  
  } s 0}OsHAj  
  while (cd(t)); #=tWjInm  
  return   0 ; qIbp0`m  
} 0P(U^rkR~  
} ; /H_,1Fu|  
~16QdwK  
0K\Xxo.=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). TM|M#hMS  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ?tWcx;h:>  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ]K]$FX<f  
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。 &WSxg&YG)\  
下面就是产生这个functor的类: '#~$Od4&=  
?\GILB,  
hJqLH ?Ri  
template < typename Actor > hXsd12  
class do_while_actor 6m#V=4e*  
  { RUJkfi=$  
Actor act; /Iwnl   
public : ()< E?D=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} RC_w 1:h  
OYw~I.Rq  
template < typename Cond > 4!'1o`8vs  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %M=[h2SN  
} ; OnNWci|7  
s>=DfE-;"  
_j$"fg  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9H@I<`qGC  
最后,是那个do_ R3nCk-Dq  
^/|agQ7D2  
P8tpbdZE-  
class do_while_invoker l+6y$2QR  
  { }T@^wY_Ow  
public : J%G EIe|  
template < typename Actor > vwVK ^B  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const QEKRAPw  
  { `Yk~2t"V  
  return do_while_actor < Actor > (act); #cB=] (N  
} VO _! +  
} do_; 2V6=F[T  
c/l%:!A  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? LRF_w)^['  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 X<\E 'v`~  
最后来说说怎么处理break和continue ZLsfF =/G  
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。 "7v/ -   
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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