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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda etHkyF  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 x\m?*5p  
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, IhYTK%^96  
oA1d8*i^E  
6%&RDrn  
U;Ne"Jh  
  class filler Q:4euhz*  
  { qr~= S  
public : 82bOiN15  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} m {)F9F  
} ; :O(<3"P/  
s[HQq;S  
)]?"H  
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: |{8eoF  
LBkAi(0rd  
*`HE$k!  
"7T9d)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); TT0~41&l  
1-=zSWmyK  
edW:(19}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z} 8 m]I  
0f<$S$~h  
5yhfCe m|  
 h'_@  
二. 战前分析 1tNmiAu  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 [$D4U@mRp  
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 mCY+V~^~kz  
1ukCH\YgU  
=!RlU)w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Apfs&{Uy  
  /* --------------------------------------------- */ Qs^Rh F\d  
vector < int *> vp( 10 ); <hO|:LX  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @4Ox$M  
/* --------------------------------------------- */ n#|pR2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3;h%mk KQ+  
/* --------------------------------------------- */ \D]H>i$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); qL03iV#h*V  
  /* --------------------------------------------- */ G2{.Ew  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); X~Yj#@  
/* --------------------------------------------- */ 'Wn2+pd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @]EJbiGv  
-X6[qLq  
l{7q(  
kZsat4r  
看了之后,我们可以思考一些问题: }8W5m(Zq9n  
1._1, _2是什么? S1R:/9 z  
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。 nDh D"rc  
2._1 = 1是在做什么? y^SDt3Am  
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+M=@Pvp9  
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。 #!WD1a?L  
AxOn~fZ!  
hu G]kv3F:  
三. 动工 1gZW~6a}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *k]izWsV*  
e uF@SS  
C(^IX"9 #  
D\Nhq Vw  
template < typename T > A{!D7kwTz~  
class assignment ;DkX"X+  
  { NG2@.hP:uU  
T value; UUlrfur~  
public : "[*W=6m0  
assignment( const T & v) : value(v) {} z}" Xt=G?  
template < typename T2 > OC[+t6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~S],)E1w  
} ; k3 65.nc  
SRixT+E  
#hOAG_a,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,MtN_V-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {M5[gr%  
W+'|zhn  
\.R+|`{tf  
E_aDkNT  
  class holder F`3J=AJOJ  
  { L0Fhjbc  
public : j^g^=uau  
template < typename T > Z5vpo$l  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const C>?`1d@  
  { 5jpb`Axj#  
  return assignment < T > (t); *:q,G  
} p&:(D=pIu  
} ; RSNukg  
Mpm#a0f  
"uz}`G~O  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ZkyH<Aa  
}538vFNi  
  static holder _1; 4mG?$kCN  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 kc3dWWPe  
H^N@fG<*dh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z.Sq5\d  
而不用手动写一个函数对象。 kO]],Vy`  
@ y (9LSs  
6<h?%j(  
v\Y362Xv  
四. 问题分析 6%K,3R-d  
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。 !;YmLJk;hN  
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。 nJ.<yrzi  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 f2sv$#'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -m&8SN  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }NQ {S3JW  
QT;mCD=OD  
五. 问题1:一致性 _VeZ lk7 k  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Kw%n;GFl'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 8TK&i,  
u |h T1l  
struct holder Ax=k0%M[&  
  { `dH[&=S  
  // ;_yp@.,\T  
  template < typename T > l3sL!D1u  
T &   operator ()( const T & r) const !$:lv)y  
  { '$]u?m  
  return (T & )r; =%4vrY `  
} m)A~1+M$)L  
} ; s uT#k3  
?#8s=t  
这样的话assignment也必须相应改动: (f^K\7HM  
I e#LZti  
template < typename Left, typename Right > W2F %E  
class assignment 26Y Y1T\B)  
  { `&.]>H)N*  
Left l; AeqxH1%  
Right r; -?A,N,nnX  
public : 2d,q?VH$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #6[7q6{ 4  
template < typename T2 > ,&II4;F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } : -@o3Syg  
} ; 3[RbVT  
n\Z& sc  
同时,holder的operator=也需要改动: ]%yph3C  
k!gft'iU  
template < typename T > ,[To)x5o  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const a *n^(  
  { \}0J%F1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); L{K:XiPn  
} {2`:7U ~|  
('/5#^%R  
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。 Fm@G@W7,m  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :%M[|Fj  
O.n pi: a  
return l(rhs) = r; yq{k:)  
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。 QGtKu:c.81  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'CqWF"  
\vBpH'hR,'  
template < typename Tp > #tyHjk  
class constant_t U"} ml  
  { #]ZOi`;  
  const Tp t; =='~g~  
public : 7l"N%e  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6vVx>hFJ47  
template < typename T > O`nrXC{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <lHelX=/  
  { V9:h4]  
  return t; fr~e!!$H  
} nRpZ;X)'.  
} ; ?@"B:#l  
#GBe=tm\K  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8~QEJW$  
下面就可以修改holder的operator=了 ]XX8l:+  
BJgg-z{Y  
template < typename T > IS; F9{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [KIK}:  
  { _y Q*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Pdc- 3  
} p?OwcMT]M  
nwlo,[  
同时也要修改assignment的operator() Y[=Gv6Fr  
S/j~1q_|G  
template < typename T2 > Jsi [,|G  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } uf;^yQi  
现在代码看起来就很一致了。 $9v:(:!Bm  
RW!D! ~  
六. 问题2:链式操作 +kF$I7LN  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  =(kwMJ  
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。 (>*<<a22  
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。 JO:40V?op  
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。 k^3|A3A  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5}3Q}o#  
38IVSK_  
template < typename T > #t /.fd  
struct result_1 3%Jg' Tr+  
  { d[+xLa  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [4:_6vd7X  
} ; k'uN2m  
k> I;mEV  
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: _@3?yv~ D  
C' C'@?]  
template < typename T > SRq0y,d  
struct   ref OM!CP'u#{  
  { L^:+8g  
typedef T & reference; 8fzmCRFH  
} ; >Z k$q~'+  
template < typename T > jIx5_lFe  
struct   ref < T &> rf"%D<bb  
  { @DYxxM-  
typedef T & reference; f $MVgX  
} ; <>,V> k|  
T)Byws  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: mA:NAV $!s  
`X8AM=  
template < typename T > ^\kv> WBE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const wrq0fHwM  
  { /g3U,?qP  
  return l(t) = r(t); _K{hq<g  
} N%{&%C6{  
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。 -R 4 t  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :_YpS w<Q  
*h Ph01  
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 }PGl8F !  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: D\8~3S'd  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :(EU\yCzK  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ` INcZr"  
最后的布局是: |V{'W-` |[  
                Add 2ul!f7#E  
              /   \ 7-81,ADv(  
            Divide   5 HABMFv  
            /   \ -fu=RR  
          _1     3 SesJg~8  
似乎一切都解决了?不。 n0#HPI"  
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。 ;wCp j9hir  
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。 q: . URl  
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: E!J;bX5  
H XF5fs  
template < typename Right > "FI]l<G&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const GkjTE2I3  
Right & rt) const -p =b5L  
  { SEQ bw](ss  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {q%&~  
} QSf{V(fs  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I3o6ym-i  
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。 S/pTFlptCa  
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。 ;3NA,JA#Y  
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。 :%qJAjR&  
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。 1lu _<?O  
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? -?n|kSHX  
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: V}ZF\SG(K  
lqe;lWC0Z  
template < class Action > rJK3;d?E  
class picker : public Action A][\L[8X  
  { jJ86Ch  
public : !=>pI/ECQ*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 31-%IkX+k  
  // all the operator overloaded  lTsl=  
} ; Qy |*[  
j E_a ++  
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。 O$+J{@  
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: ;cIs$  
;Ad$Q9)EE  
template < typename Right > bJ~]nj 3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /m%Y.:g  
  { 1cWUPVQ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jLc4D'  
} hh`7b,+ 4  
?fcQd6-}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > zZDa7 1>  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 <T JUKznO  
\M1-  
template < typename T >   struct picker_maker aB~?Y+m  
  { ;,n{6`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; H `Fe |6I&  
} ; 1QXv}36#3n  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <e|I?zI9-  
  { {Cnz7TVB  
typedef picker < T > result; 4)ez0[i$X  
} ; I?@9;0R  
>lxhXYp  
下面总的结构就有了: HjUs}#</  
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。 k,O("T[  
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。 bCHA!zO  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 he;;p="!*  
至此链式操作完美实现。 1I^[_ /_\y  
z 7OTL<h  
jI!}}K)d  
七. 问题3 37Vs9w  
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。 `~QS3zq  
PvX>+y5  
template < typename T1, typename T2 > sF}T9 Ue  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _M= \s>;G  
  { Jw?J(ig^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 85YE6^y  
} Au08k}h<G  
GB Ia Ul  
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: PX}YDC zP$  
!lp *0h(7  
template < typename T1, typename T2 > Y ## ftQ  
struct result_2 Oe=7z'o  
  { |]sh*<:?,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; GZQy~Uk~  
} ; w N9I )hB  
BXy g ?  
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? _U;z@  
这个差事就留给了holder自己。 >p Y0f }  
    9 m MPkgc  
\&|)?'8rS  
template < int Order > PJLSDIeN  
class holder; &wr0HrE\  
template <> ^@e4m O  
class holder < 1 > s0 hD;`cm  
  { pTPWToKh  
public : I5PI;t+  
template < typename T > -Zd0[& ']  
  struct result_1 3 4CqLPg8  
  { rkh+$*t@i7  
  typedef T & result; H'Q4IRT  
} ; 5%j !SVW  
template < typename T1, typename T2 > LO0<=4iN(  
  struct result_2 h-<2N)>!  
  { :786Z,')  
  typedef T1 & result; { [ QCuR  
} ; zts%oIgV  
template < typename T > HM ;9%rtO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  Svj%O(  
  { f"j~{b7  
  return (T & )r; :r* skV|  
} FjD`bhw-  
template < typename T1, typename T2 > vfPL;__{Y]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C5GO?X2  
  { Ge=+ 0W)&  
  return (T1 & )r1; (<!Yw|~  
} jC7`_;>=  
} ; Y S )Q#fP  
l1XA9>n  
template <> zI77#AUM  
class holder < 2 > 8TIc;'bRM  
  { /pni_-l*  
public : r=l hYn  
template < typename T > 3:1 h:Yc<  
  struct result_1 Xi`K`Cu+  
  { |%.V{vgP7  
  typedef T & result; .jW+\mIX  
} ;  K9 h{sC  
template < typename T1, typename T2 > IF-g %  
  struct result_2 FY h+G-Y#  
  { x TEDC,B  
  typedef T2 & result; F3j#NCuO=z  
} ; /f2HZfj  
template < typename T > CU'$JF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [;yEG$)K  
  { p\T.l <p  
  return (T & )r; ikd~k>F  
} >DqV^%2l  
template < typename T1, typename T2 > 7kJ =C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const luAmq+  
  { V*HkF T  
  return (T2 & )r2; w4w[qxV>  
} GqB]^snh  
} ; R+Q..9 P  
]/>(C76  
i Qs7L y"  
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> >。 #5*|/LD  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @*kQZRGK7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Bbk=0+ ^8I  
z.EpRJn  
return l(i, j) = r(i, j); ZdQt!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,kiyx h^  
M{:}.H<a  
  return ( int & )i; _)AX/%^%  
  return ( int & )j; ##Jg>HL'  
最后执行i = j; xfYDjf :<  
可见,参数被正确的选择了。 znm3b8ns  
^i>Tm9vM  
$e>(M&9,  
d'Cn] <  
|/rms`YQ  
八. 中期总结 )xKZ)SxV  
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: imGg3'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 V?x&.C2Z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 V80BO#Pk  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor H4l*  
Xtv^q> !  
);-?~   
AG ?cI@',  
S+aXlb  
;jC}.] _)w  
九. 简化 4O}ZnE1[  
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。 t.0F  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^lADq']  
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 z5 V.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 RE~9L5i5  
  +-*/&|^等 Z]U"i1lA  
2. 返回引用。 k0[b4cr`  
  =,各种复合赋值等 'vbrzI5m  
3. 返回固定类型。 $,Q0ay  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) R'M=`33M  
4. 原样返回。 Y|%s =0M  
  operator, Ll 4/P[7:?  
5. 返回解引用的类型。 $H}G'LqiG  
  operator*(单目) [1Cs  
6. 返回地址。 ry^FJyjW  
  operator&(单目) "9Q @&C  
7. 下表访问返回类型。 OUoN  
  operator[] ]Dj,8tf`H  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Aun X[X9  
  operator<<和operator>> #m %ZW3  
of?hP1kl[  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 K9\p=H^T7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `cu W^/c  
%9 kOl  
template < typename Left > t}$WP&XRG<  
struct value_return oll J#i9  
  { Ph{7S43  
template < typename T > =v-qao7xCV  
  struct result_1 ."HDUo2D7  
  { E]T>m!6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; k&TZ   
} ; LmCr[9/  
&d5n_:^  
template < typename T1, typename T2 > K=S-p3\g  
  struct result_2 J3 Y-d7=|  
  { k :KN32%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  3W& f^*  
} ; t(d$v_*y51  
} ; g7Xjo )  
DcjF $E  
|AgdD  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait j%_{tB  
?%)G%2  
下面我们来剥离functor中的operator() 4gyC?#Ede  
首先operator里面的代码全是下面的形式: c:[z({`  
I[P43>F3  
return l(t) op r(t) Ii*tux!S  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1W@ C]n4  
return op l(t) "e)C.#3  
return op l(t1, t2) b-'T>1V  
return l(t) op k&oq6!ix  
return l(t1, t2) op o p{DPUO0  
return l(t)[r(t)] }vx+/J  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] fLGZ@-qA0  
pv LA:LW2  
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: ^v5v7\!  
单目: return f(l(t), r(t)); P|0dZHpT  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); WR5@S&fU`  
双目: return f(l(t)); $9~6M*  
return f(l(t1, t2)); yaDK_fk  
下面就是f的实现,以operator/为例 kK62yz,  
<in#_Of {E  
struct meta_divide 0ZRIi70u  
  { *!mT#Vm^  
template < typename T1, typename T2 > QB3vp4pBg@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =x_~7 Xc{  
  { rzl0*CR  
  return t1 / t2; ]H%S GQPn  
} _lK+/"-l  
} ; aRt`IcZYz  
!Eqp,"ts7  
这个工作可以让宏来做: '3<AzR2  
qwf97pg$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ H!H&<71-  
template < typename T1, typename T2 > \ pUp&eH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; O6 :GE'S  
以后可以直接用 lMn1e6~K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) h vC gd^M  
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 S)n+E\c  
(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。。。) 9Q*T'+V  
DK6^\k][V  
xAZ-_}'tW  
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  _klT  
1o Z!Up0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #0:N$'SZ  
class unary_op : public Rettype gG?sLgL:  
  { " A4.2  
    Left l; Tgf\f%,h  
public : `l%)0)T  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} m|/q o  
g`n5-D@3  
template < typename T > < 2 mbR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w$`[C+L  
      { ],?$&  
      return FuncType::execute(l(t)); 3RbPc8($Y  
    } b235Zm  
hxT{!g  
    template < typename T1, typename T2 > QDHTP|2e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oh?@[U  
      { @ ,9cpaL3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); s MZ90Q$  
    } m-wK8]t9  
} ; 9 SBVp 6'  
_Hp[}sv4)  
[$x&J6jF.  
同样还可以申明一个binary_op ]-2Q0wTj  
ukInS:7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #a$k3C  
class binary_op : public Rettype 8Ry%HV9VE  
  { EE,57(  
    Left l; $~h\`vF&  
Right r; Vw@?t(l>  
public : gfPR3%EXs  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'xG:v)(  
CAJ]@P#Xj+  
template < typename T > eX 0due  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A,u}p rwH  
      { H,Y+n)5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); xG7/[ jG  
    } 5Z<y||=  
0W6j F5T  
    template < typename T1, typename T2 > 5ltrr(MeD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ==ZL0 ][  
      { ^+MG"|)u~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %b1NlzB+  
    } S=^kR [O"  
} ; ?c6`p3p3L  
\F'tl{'\@  
#GVf+8"  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 02F\1fXS  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \Ctl(uj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) UXdnN;0  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 F, 39'<N[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -ld1o+'`v!  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 6!|/(~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 71I: P|.>  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) g.]S5(  
下面是修改过的unary_op U=vh_NHj  
G@=H=' :~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2zlBrjk;  
class unary_op N ,0&xg3  
  { ,| Zkpn8  
Left l; |ZmWhkOX  
  ;) (F4  
public : ej;\a:JL  
1${rQ9FIF  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .dQEr~f#}  
ZDl6 F`  
template < typename T > p|&9#?t4A  
  struct result_1 Er!s\(h  
  { Rch?@O#J  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _9 B ^@~  
} ; JO=kfWW  
$%"?0S  
template < typename T1, typename T2 > 2t3DQ  
  struct result_2 (kFg2kG  
  { {+N7o7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \-nbV#{  
} ; $8;`6o`  
T:|PSJc0  
template < typename T1, typename T2 > s+@`Z*B5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &~&nJr  
  { ?(2^lH~6h  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Q G8X{'  
} *,y .%`o  
7@u:F?c  
template < typename T > {IG5qi?/E)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6_zyPh  
  { (O`2$~mIM  
  return OpClass::execute(lt(t)); ZmKxs^5S  
} Og E<bw  
vNIQ1x5Za  
} ; YCI- p p  
# M18&ld,r  
h3BDHz,  
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 /s|4aro  
好啦,现在才真正完美了。 +)U>mm,  
现在在picker里面就可以这么添加了: --BS/L-  
C/{%f,rU  
template < typename Right > %]\IC(q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @";zM&  
  { upefjwm  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Bf+7;4-  
} qf?X:9Wt  
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。 Ns#R`WG)  
sF!nSr  
T^1]|P  
]IeyJ  
VqBb=1r%o7  
十. bind @@~Ql  
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。 Nt/#Qu2#br  
先来分析一下一段例子 kW.it5Z#  
i&',g  
`44 }kkBT  
int foo( int x, int y) { return x - y;} U{|WN7Q:A  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 o^*k   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 qrt2BT)  
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。 $`'Xb  
我们来写个简单的。 R A^-Pa.O  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :+Okv$v4  
对于函数对象类的版本: k:sFI @g  
(N/KP+J$n  
template < typename Func > SXF~>|h5<  
struct functor_trait c_dg/ !Iu  
  { ^R;rrn{^  
typedef typename Func::result_type result_type; xp;CYr"1}  
} ; uYy&<_r  
对于无参数函数的版本: nAY'1!Oi  
O$, bNu/g  
template < typename Ret > rJws#^ ]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > z]33_[G1U  
  { 1_V',0|`>  
typedef Ret result_type; :I/i"g7<  
} ; nhb: y  
对于单参数函数的版本: KoF_G[m  
HCOE'24I  
template < typename Ret, typename V1 > Bq*aP*jv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,o68xfdZVW  
  { jTE~^  
typedef Ret result_type; vd]75  
} ; e%K oecq  
对于双参数函数的版本: >xK!J?!K  
H=1Jq  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5A`T}~"X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > V^/]h u  
  { p*OpO&oodu  
typedef Ret result_type; <o:|0=Sw b  
} ; n7*.zI]%&  
等等。。。 DVLF8]5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy t IO 'ky  
 OK\F  
template < typename Func > Nub)]S>_/t  
struct func_return bUS"1Tg]*6  
  { wN^$8m5\T^  
template < typename T > d^W1;0  
  struct result_1 ,'z=cB`+o  
  { eR*y<K(d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Aat-938FP6  
} ; #s]'2O  
VY]L<4BfGL  
template < typename T1, typename T2 > %K7wScz7  
  struct result_2 X$(Dem  
  { 'BmLR{[2L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [r f.&  
} ; -ttH{SslM  
} ; 9:1[4o)~  
4o``t]  
DF`?D +  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 | l|7[  
#[ZNiaWT  
template < typename Func, typename aPicker > NpN-''B\  
class binder_1 >2[nTfS  
  { \\{+t<?J  
Func fn; .M zAkZ=  
aPicker pk; W v4o:_}  
public : OS7^S1r-  
E whCX'Vaj  
template < typename T > +%: /!T@@  
  struct result_1 6-!U\R2Z>  
  { Z(0sMOaX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; GiGXV @dq  
} ; .]D7Il  
#Rx|oSc}  
template < typename T1, typename T2 > iwS55o  
  struct result_2 q[Ed6FM$~  
  { c3]X#Qa#m$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7ElU5I<S  
} ; 2ms@CQy(00  
zc#$hIi  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} DSX.84  
6l,oL'$}P1  
template < typename T > %UnL,V9)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^oYudb^%  
  { unZYFA}(  
  return fn(pk(t)); A1uo@W  
} `Eq~W@';Q0  
template < typename T1, typename T2 > MeMSF8zSQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f tE2@}  
  { w0(1o_F7.  
  return fn(pk(t1, t2)); ;eQOBGX9  
} (m%A>e B  
} ; Htn''adg5  
i?0+f }5<p  
k/]4L!/ T  
一目了然不是么? ] lONi  
最后实现bind e|2@z-Sp-  
RP|/rd]-k  
:y%CP8  
template < typename Func, typename aPicker > io{\+%;b~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [ :*Jn}  
  { 8AgKK=C =  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); kD.KZV  
} jSc!"Trl]  
bxR6@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 BfOQ/k))  
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。 H)VzPe#{  
NuQ l  
十一. phoenix <)am]+Lswy  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: W0_ pO  
;2\+O"}4H  
for_each(v.begin(), v.end(), /.m &rS  
( 6! .nj3$*  
do_ HJ^SqSm  
[ >A_:q yGk  
  cout << _1 <<   " , " 1 |T{RY5  
] jPc"qER!  
.while_( -- _1), {Z!x]}{M  
cout << var( " \n " ) pS6p}S=1]  
) 9hn+eU  
); ExKjH*gn  
kACgP!~/1  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: |X6/Y@N  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor vv0+F6 @  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Nt'6Y;m!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,C97|6rC  
E 8LA+dKN:  
F(}~~EtPHo  
template < typename Cond, typename Actor > ;:DDz  
class do_while QMAineO  
  { 2/F";tc\'  
Cond cd; i&_&4  
Actor act;  TG^?J`  
public : B/F6WQdZ  
template < typename T > P#o"T4 >  
  struct result_1 56`Tna,t  
  { rK@XC +`S  
  typedef int result_type; Vz @2_k   
} ; vmsrypm  
%pG^8Q()   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} c+A$ [  
}"x#uG  
template < typename T > 8gn12._x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c0aXOG^  
  { u/_TR;u= q  
  do "\`>Ll  
    { :f_fp(T  
  act(t); xmXuBp:M(R  
  } w _ONy9  
  while (cd(t)); 19j"Zxdg Y  
  return   0 ; xm$-:N0q  
} 9Rd& Jq^  
} ; UI%Z`.&  
$s]vZ(H  
ZULnS*V;5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). iO@UzD #v  
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。 ic;M=dsh:  
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。 OC=g 1  
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。 zN3b`K. i  
下面就是产生这个functor的类: euiP<[|h=  
!fmbm4!a  
j/p1/sJ[y  
template < typename Actor > PX/7:D?  
class do_while_actor %iR"eEE  
  { fK{m7?V  
Actor act; Em ;2fh  
public : )eD9H*mq  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} C116 c"  
j@u]( nf  
template < typename Cond > vN9R. R  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; cMK}BHOC  
} ; U-U"RC>  
E^4}l2m_  
O;lGh1.  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 WRov7  
最后,是那个do_ [jEZ5]%  
iu.v8I ;<  
B? Z_~Bf&  
class do_while_invoker w<&R|= 93  
  { K;Fs5|gFU  
public : lW|`8ykp  
template < typename Actor > W+Q^u7K  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const SxI-pH'  
  { Q].p/-[(  
  return do_while_actor < Actor > (act); (Cb;=:3G  
} \"pp-str  
} do_; /Os6i&;  
A9_} RJ9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !9t,#?!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 `n?Rxhkwp  
最后来说说怎么处理break和continue dt||nF  
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。 ZA+w7S3  
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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