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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?S&w0}R  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ljJz#+H2_  
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, .K@x4 /1  
q#(/*AoU  
(HaKF7Jsi  
ft/^4QcyAM  
  class filler <P^hYj-swh  
  { mheU#&|  
public : 1n`1o-&l-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .^LL9{?  
} ; %7]XW2u  
.b#9q6F-/  
2b#(X'ob  
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: Itr7lv'5xx  
e*P=2*]M  
\POnsM)+l  
9y^kb+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1O9p YW5J  
qqe2,X?  
o3F|#op  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ``|gcG  
d=?Mj]  
3Rd`Ysp  
*f TG8h  
二. 战前分析 j6e}7  
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。 7rdw`  
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 {x[;5TM  
("?&p3];b  
;V~rWzKM(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kG$E tE#  
  /* --------------------------------------------- */ b4v(k(<  
vector < int *> vp( 10 ); jJUGZVM6)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &]VQR2J}:  
/* --------------------------------------------- */ !{Q:(B#ec  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Q=(@K4  
/* --------------------------------------------- */ o9ctJf=qn  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6QII&Fg  
  /* --------------------------------------------- */ U=kx`j>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~M ,{ _  
/* --------------------------------------------- */ 5pM&h~M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `V&1]C8x  
`*NO_ K  
_r\$NgJIM  
;P;"F21^>  
看了之后,我们可以思考一些问题: P{S\pWZkk  
1._1, _2是什么? "!%wh6`>Md  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 [7gYd+s  
2._1 = 1是在做什么? ?GO SeV  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 SE^j=1  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 j,C,5l=  
j0iAU1~_VX  
1yBt/U2  
三. 动工 :xFu_%7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: hIuMHq7h  
oTCzYY  
`/O`OrZ1K  
6 Wpxp\  
template < typename T > WR/o @$/  
class assignment T- |9o|~z  
  { U@6jOZ  
T value; MzQ\rg_B7  
public : #wenX$UTh3  
assignment( const T & v) : value(v) {} UvxSMD:A  
template < typename T2 > V1SqX:;b&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } N0Efw$u  
} ; Vi|7%!j<  
y?pD(u  
M18qa,fK{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +Edzjf~Tt  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /gz:zThf{  
G'f9N^w  
<4bz/^  
u8YB)kG  
  class holder <S1??  
  { -<qxO  
public : )Hbb&F  
template < typename T > {O^TurbTFA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const l{Jt sI  
  { t;8\fIW5  
  return assignment < T > (t); 8Q2]*%  
} T><{ze  
} ; 5@P%iBA4(3  
jn-QKdqM  
d^F|lc ]8  
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["H[T*  
^GMJ~[]  
  static holder _1; "S5S|dBc  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 XTJvV  
vSOT*0r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 01udlW.  
而不用手动写一个函数对象。 bfgz1 `u  
VeZey)Q  
OAv>g pw  
iF!mV5#  
四. 问题分析 Sd},_Kh  
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。 pDu{e>S|:  
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。 *AZ?~ i^o  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 M`GP^Ta  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5Go0}'*%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Q48+O?&  
xS'zZ%?  
五. 问题1:一致性 s/ M7Zl  
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?| kG/X"6pZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 UVB/vqGg  
2-++i:, g  
struct holder s]U4B<q  
  { AZ[75>  
  // EYL]TeS  
  template < typename T > \PpXL*.  
T &   operator ()( const T & r) const IU@_)I+6  
  { ?d$"[lKX  
  return (T & )r; E\0X`QeY  
} 9)`amhf>  
} ; }g`Gh|C  
}e 9!xA  
这样的话assignment也必须相应改动: ;54(+5pqx  
;DuXS y!g  
template < typename Left, typename Right > n`q2s'Pc  
class assignment @mf({Q>  
  { g\U/&.}DN  
Left l; 79ckLd9  
Right r; Sk:2+inU  
public : AoYaVlKG8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o(*F])d;  
template < typename T2 > "O*x' XhN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |; $Bb866/  
} ; J$Fnm\  
c<wavvfUo  
同时,holder的operator=也需要改动: P;vxT}1  
-Ep!- a  
template < typename T > Z%}4bJ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const yGTziv!  
  { $r\"6e  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <},1Ncl  
} brh=NAzt  
u$%A#L[  
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。 kneuV8+(5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 w u)Wg-dT  
i9rS6<V'  
return l(rhs) = r; 4KXc~eF[M"  
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。 XphE loL  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !:WW  
[4*1}}gW%5  
template < typename Tp > J8?2R^;{  
class constant_t n9%]-s\Hn  
  { >"v9iT  
  const Tp t; }`xdWY  
public : dAc ?O-~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2*[QZ9U[@  
template < typename T > 5RF4]$zT  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0,_b)  
  { ESTM$k }X  
  return t; }7ehF6  
} zI^]esX!2_  
} ; qP3q  
[dB$U}SEj  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *6Q|}b[qcD  
下面就可以修改holder的operator=了 O0T/#<Cn!  
~`qEWvPn  
template < typename T > 5.vG^T0w  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5\bJR0I@  
  { T%$jWndI  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !^w E/  
} jV O{$j  
$A2n{  
同时也要修改assignment的operator() &<3&'*ueW  
qnChM ;)  
template < typename T2 > A#rh@8h+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } fE]XWA4U  
现在代码看起来就很一致了。 Zd!U')5/  
=Mj 0:rW  
六. 问题2:链式操作 =dZHYO^Cv  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 D3D}DaEYj  
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。 =wVJ%  
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。 ! zL1;d  
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。 tF7hFL5f  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct tGjhHp8}c  
NBYH;h P  
template < typename T > 8)L*AdDAW!  
struct result_1 /@"Y^  
  { :g6n,p_#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; jZteooJG|  
} ; 7B7&9<gc  
-TO\'^][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: 3Fs5RC~a  
&c>?~-!W  
template < typename T > / 3!fA=+  
struct   ref tyh@ ^7  
  { %eg+F  
typedef T & reference; H,QTYXi "  
} ; d\]Yk]r  
template < typename T > 6gH{ R$7L=  
struct   ref < T &> cl@g  
  { `d\r;cE%lm  
typedef T & reference; i#/]KsSp  
} ; ~q+hV+fa>  
{pL+2%`~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H[ m <RaG8  
l +*&:Q/  
template < typename T > cxIk<&i~(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const a5Y IUVCv  
  { 424(3-/v;  
  return l(t) = r(t); /,@p\Ae5  
} piy`zc- yu  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 - e"jw#B  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .,0bE  
 asHxL!  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 1vzb8.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #bX9Tu0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 99xEm  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -fS.9+k0/  
最后的布局是: 2ZcKK8X;7  
                Add zK|i='XSf  
              /   \ 6eFp8bANN#  
            Divide   5 7 aV%=_  
            /   \ <-'$~G j  
          _1     3 XI<L;  
似乎一切都解决了?不。 ag-f{UsTy  
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。 @$9'@")  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 zcrY>t#l  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: |`Or'%|PR  
J(DN !  
template < typename Right > 9KWuN:Sg  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~6YMD  
Right & rt) const -m *Sq  
  { Lk\P7w{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d.UQW yLG  
} _g%TSumvq<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Xpe)PXb  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 %D$]VSP;  
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。 0:w"M<80  
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。 eET&pP3Rp  
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。 AIMSX]m  
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? R^?/' dr  
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: 2c6g>?  
#Cpd9|  
template < class Action > @+3kb.P%7  
class picker : public Action .p0Clr!  
  { h/?l4iR*  
public : ;X*cCb`h   
picker( const Action & act) : Action(act) {} }>)[<;M>%  
  // all the operator overloaded Bn@(zHG+5&  
} ; C|pdv  
Xs: 3'ua  
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。 8YC_3Yi%  
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: 4=<tWa|@9  
1`ayc|9BR  
template < typename Right > q$I:`&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const hn#1%p6t  
  { q`-;AG|xF  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  (x/k.&  
} UMAgA!s  
Zm6{n '  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > zR2B- &]H  
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。 Tg!m`9s+  
~e6Brq  
template < typename T >   struct picker_maker 1UPC e  
  { '>r7V  
typedef picker < constant_t < T >   > result; EoK~S\dS  
} ; '!/<P"5t  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > KQB3 m"  
  { 0c}  }Q  
typedef picker < T > result; yKO`rtP  
} ; 6I@h9uIsze  
n{6G"t:^l  
下面总的结构就有了: !pD*p)`s  
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。 BD(Z5+EU1  
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。 L 4!{h|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 B95B|tU>.  
至此链式操作完美实现。 |PC*=ykT3  
j4qJ.i  
~l)-wNqR4r  
七. 问题3 J0@X<Lt U  
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。 Q~Hy%M%R3  
tQS5hwm*  
template < typename T1, typename T2 > : |>Gc39`t  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +E{|63~q  
  { s&RVJX>Rt  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6Vz9?puD  
} \[y`'OD~  
PYGRsrcFd#  
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: )jt #=9ZQ  
w@{=nD4p  
template < typename T1, typename T2 > !QvZ<5(  
struct result_2 ax(c#  
  { V#iPj'*   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; V,%=AR5  
} ; S:O O0<W  
xL\0B,]  
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? thI F&  
这个差事就留给了holder自己。 u:=7l  
    =>_\fNy  
m6w].-D8  
template < int Order > p>4-s, W  
class holder; 9Gnc9_]I;W  
template <> #`)(e JF  
class holder < 1 > >Wv;R2|  
  { A<??T[  
public : ~^1{B\I  
template < typename T > CLUW!F  
  struct result_1 c-(UhN3WG  
  { ]7RD"}  
  typedef T & result; d8c=L8~jt  
} ; R^Y <RI  
template < typename T1, typename T2 > |&zz,+E  
  struct result_2 ee^{hQi  
  { ?!` /m|"  
  typedef T1 & result; 0@%v1Oja  
} ; *2,VyY  
template < typename T > T(U_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `~By)?cT_>  
  { /w}u3|L$  
  return (T & )r; _sTROd)Vh  
} )8$=C#qC[  
template < typename T1, typename T2 > ^G}47(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rR(X9i  
  { OWg(#pZk  
  return (T1 & )r1; QC}CRkp  
} 'Wm x)0)  
} ; pC@{DW;V6R  
{#@W)4)cA  
template <> "i[@P)  
class holder < 2 > G$F<$  
  { pSdI/Vj'=  
public : H _zo1AW  
template < typename T > D=-SO +  
  struct result_1 kY-N>E:  
  { Z/Dx,zIR  
  typedef T & result; ;'#8tGv=  
} ; woGAf)vV#  
template < typename T1, typename T2 > %z,m B$LY  
  struct result_2 rWR}Stc@]  
  { 7%x[q}  
  typedef T2 & result; ',JinE95  
} ; Ws|j#X<  
template < typename T > 2{H@(Vgpbr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?kbiMs1;u  
  { c7x~{V8  
  return (T & )r; 4R1<nZ"e~  
} *Doa* wQ  
template < typename T1, typename T2 > LnH?dy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CYY=R'1:G{  
  { $QLcH;+7t  
  return (T2 & )r2; .$+#1-  
} 61k"p2?+  
} ; }HFN3cq;C  
'h|DO/X~L  
P2#XKG  
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> >。 r\'A i6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: o$jLzE"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: uKUiV%p!  
Z`ID+  
return l(i, j) = r(i, j); (X\@t-8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) JfLqtXF[&"  
l5!|I:/*;  
  return ( int & )i; @tNzQ8  
  return ( int & )j; R;uvkg[o  
最后执行i = j; FKDk+ojw  
可见,参数被正确的选择了。 FWrX3i  
SB H(y)  
C zs8!S  
1\ o59Y  
Yg%I?  
八. 中期总结 v&DI`xn~  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: r*2+xDoEi  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ug>~Rq]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `ZYoA t]C~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor V5V bJBpf  
4'/nax$Bx;  
E7j(QO f  
[9evz}X  
fI?>+I5  
tdBm (CsN  
九. 简化 N +Yxz;Mg  
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。 n' n/Tu   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;K:zmH  
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: bzBEX mC  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 x<tb  
  +-*/&|^等 )~)J?l3 {  
2. 返回引用。 *2p t%eav  
  =,各种复合赋值等 Gp?a(-K5  
3. 返回固定类型。 !/'t5~x[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <J< {l  
4. 原样返回。 _S<3\%(0  
  operator, >%}C^gu)  
5. 返回解引用的类型。 9-&Ttbb4)0  
  operator*(单目) sJL&:!}V>  
6. 返回地址。 ^oBtfN>4  
  operator&(单目) tqE6>"jD  
7. 下表访问返回类型。 FH?U(-  
  operator[] \)#kquH/l  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1H? u Qy  
  operator<<和operator>> I&#| w"/"U  
x nsLf?>]  
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。 x -WmMfcz&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ak$f"py x  
X`kk]8 =  
template < typename Left > lA| 5E?  
struct value_return oK6tTK  
  { ?GKb7Oj  
template < typename T > >)fi^  
  struct result_1 q/4J.j L  
  { 9UdM`v)(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 44ek IV+?  
} ; W9 GxXPA  
!Q2d(H>  
template < typename T1, typename T2 > XRM_x:+]  
  struct result_2 $v4.sl:x  
  { JFcLv=U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; hgYZOwQ  
} ; 0fb2;&pUa  
} ; s Ep"D+f  
R1adWBD>  
+ [iQLM?zo  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 132{# tG]  
}|0^EWL  
下面我们来剥离functor中的operator() ~ (|5/ p7t  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !E<[JM  
(5$!MUS~9  
return l(t) op r(t) EU2$f  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) D=q:*x  
return op l(t) n,vct<&z@  
return op l(t1, t2) xK *b1CB  
return l(t) op Qf~vZtJ+J  
return l(t1, t2) op ~Z\8UsVN  
return l(t)[r(t)] c,np2myd  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] u@Ih GME  
dP9qSwTa  
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: b6 cBg  
单目: return f(l(t), r(t)); N]>=p.#j  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zGb|)A~,  
双目: return f(l(t)); ,?J!  
return f(l(t1, t2)); |^&b8  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?&8^&brwG  
{fPy=,>Nb  
struct meta_divide f(>p=%=O  
  { J{.{f  
template < typename T1, typename T2 > 0.`/X66;V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Z;h t  
  { Q- cFtu-w  
  return t1 / t2; zJq~!#pZ  
} j8v8uZ;x  
} ; 7x"R3  
tqz3zIQ  
这个工作可以让宏来做: 0M_ DB=  
3@etRd;]Kr  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \\iQEy<i  
template < typename T1, typename T2 > \ &PR5q 7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; VACQ+  
以后可以直接用 &|s0P   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) R6` WN  
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 iOd&B B6  
(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。。。) <wk!hTm W  
g#"zQvON  
C8J[Up  
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 {c6=<Kv  
Ot4 Z{mA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F~,Mw8  
class unary_op : public Rettype &Qf/>@ l}  
  { A=$04<nP8!  
    Left l; cXA i k-  
public : Eq%}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \{Y 7FC~  
;"a=gr  
template < typename T > EEEh~6?-e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =2`[&  
      { 1h^:[[!c  
      return FuncType::execute(l(t)); m]'#t)B_m  
    } tIWmp30S  
|6.l7u ?d  
    template < typename T1, typename T2 > p2hB8zL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =mO vs  
      { GA$V0YQX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); bg!/%[ {M  
    } W,K;6TZhh  
} ; Ansk,$  
1$xNUsD2  
h1j!IG  
同样还可以申明一个binary_op ty8q11[8  
"Bh}}!13  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !]"@kl%  
class binary_op : public Rettype sfpZc7  
  { Q)~aiI0  
    Left l; b:U$x20n$  
Right r; t;|@o\  
public : Xc =Y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MU($|hwiL  
_('=b/  
template < typename T > .eS<Dbku<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OC_+("N  
      { zykT*V  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); hwPw]Ln/  
    } %41m~Wh2  
Mer/G2#&  
    template < typename T1, typename T2 > vHgi <@u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >Rl"  
      { 6gL #C&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _?-E7:Sw  
    } +! ]zA4x  
} ; ny]?I  
U&g@.,Y#  
)cX*I gO  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ~IY%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Z&G+bdA>,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Ryl:a\  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ?1*cO:O  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! K='z G*$l  
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。。。 Z]A{ d[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 KKb,d0T[  
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) OyU5DoDz1  
下面是修改过的unary_op e|g5=2(Pr&  
g1;:KzVv  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %2}-2}[>  
class unary_op a]$1D!Anc  
  { t*=CZE-  
Left l; y|jl[pyg)  
  _jvxc'6  
public : R#s )r  
n"h `5p5'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [xbSYu,&  
_no/F2>!/n  
template < typename T > 59 h]UX=  
  struct result_1 L\37xJo  
  { jkQ*D(;p  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *zaQx+L  
} ; <KJ/<0l  
*Hg>[@dP0  
template < typename T1, typename T2 > hE &xE;  
  struct result_2 :>rkG?NfL  
  { 99]R$eT8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .zr-:L5{  
} ; # ncRb  
kT|dUw9G  
template < typename T1, typename T2 > !({}(!P .  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &U{#Kt5q  
  { R$EW4]j  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #F:p-nOq  
} +*\u :n  
#9=Vg  
template < typename T > :v YYfs&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z/G ev"p  
  { |a8iZ9/D6  
  return OpClass::execute(lt(t)); R%Hi+#/dr-  
} :Oy%a'w   
x!hh"x  
} ; bs+f,j-oBN  
"H2EL}3/]  
(|F*vP'  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug \h+AXs<j  
好啦,现在才真正完美了。 Y h7rU?Gj  
现在在picker里面就可以这么添加了: C:GK,?!Jn'  
bUs0 M0y  
template < typename Right > 9/9j+5}+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const V#v`(j%  
  { evenq$ H  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -Mi p,EO  
} %Celc#v  
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。 GeI-\F7b  
CJtcn_.F  
bT</3>+C  
{ba q+  
r`$OO,W  
十. bind vjLJi nJ/  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 iyN:%ofh  
先来分析一下一段例子 6e(Qwt  
Q[Z8ok  
w?3p';C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >u>5{4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >1s* at/h  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 D{!6Y*d6&s  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 `CBZhI%%  
我们来写个简单的。 Uq[>_"}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {SOr#{1z*  
对于函数对象类的版本: H-WJp<_  
N1Ng^aY0  
template < typename Func > 9Q.rMs>qj  
struct functor_trait ~Io7]  
  { b`(}.r?W  
typedef typename Func::result_type result_type; 5c9^-|-T  
} ; *jLJcb*.Ap  
对于无参数函数的版本: tI]Q%S,  
Jlri*q"hE  
template < typename Ret > |<HPn4 ,X  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6 uv#de  
  { bNm#tmSt  
typedef Ret result_type; ICpAt~3[M  
} ; jGJLSEe_  
对于单参数函数的版本: .I$qCb|FP  
kd>hhiz|  
template < typename Ret, typename V1 > j1^I+j)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1!ii;s^e  
  { R"4Vtww  
typedef Ret result_type; z[LNf.)}  
} ; 5rwu!Y;7*  
对于双参数函数的版本: -] L6=  
v;BV@E0}x  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Ld\R:{M"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > f6EZ( v  
  { \"qY"V  
typedef Ret result_type; Vl5`U'^qx  
} ; b v G/|U  
等等。。。 t 4PK}>QW  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy bhID#&  
.O74V~T  
template < typename Func > pqk?|BvpK_  
struct func_return H0:E(}@   
  { [V^WGW2oY  
template < typename T > |"?M1*g  
  struct result_1 FI[A[*fi  
  { 3Q"<<pi!~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lun#^J  
} ; +?F[/?s5qz  
-1 FPkp  
template < typename T1, typename T2 > L E&RY[  
  struct result_2 W_||6LbZy  
  { a!ud{Dx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 46$._h P  
} ; a<@1 -j<  
} ; 2!0c4a^z  
;ZH3{  
yaD~1"GA'O  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,C K{F  
C.~,qmOP  
template < typename Func, typename aPicker > Vdtry @Q  
class binder_1 #eQJEajv5  
  { N+++4;  
Func fn; ! _f9NK  
aPicker pk; YT8vP~  
public : 5}:-h>  
?u-|>N>  
template < typename T > PbW(%7o(t  
  struct result_1 =V-A@_^!c  
  { 'r4/e-`pK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]*v dSr-J  
} ; j`oy`78O  
tU4s'J  
template < typename T1, typename T2 > 3XL#0\im?s  
  struct result_2 11TL~ xFh  
  { ~kQA7;`j$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N2B|SO''  
} ; 'U1R\86M  
ADS9DiX/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} OSlvwH%(EE  
M}d_I+  
template < typename T > -- PtZ]Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t=|evOz]  
  { (gy#js #  
  return fn(pk(t)); &{ay=Mj  
} 5XO;N s  
template < typename T1, typename T2 > ./,/y"x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lm!.W5-l  
  { qo p^;~  
  return fn(pk(t1, t2)); B$- R-S6  
} &7<TAo;O  
} ; `JOOnTenQ  
yXz*5W_0D  
P=7zs;k  
一目了然不是么? { WIJC ',Y  
最后实现bind g>Y|9Y  
UADFnwR[R  
IT(lF  
template < typename Func, typename aPicker > Rd2qe /  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #,,d>e  
  { QFw  +cy  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); s1=X>'q  
} :QpuO1Gu  
^?U!pq -`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 q ]M+/sl  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 m=?KZ?U`  
(0j}-iaQEZ  
十一. phoenix s@9vY\5[9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: { D^{[I  
_]yn"p  
for_each(v.begin(), v.end(), HIQ _%L4]  
( 0KYEb%44  
do_  U mNa[ s  
[ )T';qm0w  
  cout << _1 <<   " , " M\sN@+  
] ]+(6,ct&.  
.while_( -- _1), mFg<dTx0c8  
cout << var( " \n " ) `!XY]PI+e  
) iJ~Zkd  
); V"*O=h  
G"\`r* O  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: I Y2)?"A  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor /s?r`'j[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %`OJ.:k  
那么我们就照着这个思路来实现吧: o}W%I/s  
 `dFq:8v  
E5)b  
template < typename Cond, typename Actor > [pl'|B  
class do_while i;NUAmx  
  { |o{:ZmzM  
Cond cd; /`f^Y>4gD  
Actor act; B-.gI4xa  
public : AmaT0tzJC  
template < typename T > sArhZ[H  
  struct result_1 Y<mej][  
  { E}Y!O"CAV  
  typedef int result_type; )f}YW/'  
} ; crqpV F]1]  
V=zi >o`   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Y,W uBH  
#cnq(S=.  
template < typename T > L[^9E'L$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {p;zuCF1  
  { ~;1l9^N|  
  do ~KW,kyXBnD  
    { Qj,]N@7  
  act(t); K<pV  
  } hCCiD9gz  
  while (cd(t)); }2(,K[?  
  return   0 ; JQV%fTHS  
} LA@w:Fg  
} ; "]z-: \ V  
<%maDM^_\(  
1abtgDL  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [21 =5S  
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。 3|1i lP  
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。 w9NHk~LHKF  
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。 ux_Mrh'  
下面就是产生这个functor的类: ?**+e%$$  
eln&]d;  
q8s0AN'@t'  
template < typename Actor > :X.b}^Z(  
class do_while_actor +VCGlr  
  { )#.<]&P}  
Actor act; jgbLN/_{  
public : G>wqt@%r9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} twP,cyR  
Fb^:V4<T  
template < typename Cond > RnhL< Ywu  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; aemc2b*  
} ; <4_X P.N  
5#> 8MU?&  
#gp,V#T  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 MKy[hT:  
最后,是那个do_ zY,r9<I8_x  
)6+eNsxMlC  
_C(m<n  
class do_while_invoker lmfi  
  { I3,= 0z  
public : @r#v[I  
template < typename Actor > .Jt[(;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $/.zm; D  
  { c8L~S/t  
  return do_while_actor < Actor > (act); %7"X(Ts7B  
} cJ1#ge%4  
} do_; 31rx-D8o  
3H|_mX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? u[ L`-zI  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2'_:S@  
最后来说说怎么处理break和continue enp)-nS0  
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。 Svc|0Ad&  
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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