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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda fx>U2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [cco/=c  
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, _ Yc"{d3S  
3z u6#3^  
*ra>Kl0   
Ga-cto1Y  
  class filler cpALs1j:  
  { LrT EF j  
public : jM @N<k  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [`s0 L#  
} ; j--byk6PB  
t 7o4 aBl"  
ZO/u3&gU  
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: )RT?/NW  
([}08OW@  
x)GheM^  
a2tEp+7?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &0tW{-Hv"  
aKWxLe  
RRV%g!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 k!}(a0h  
Em^~OM3U$q  
I "O^.VC  
P/.<sr=2  
二. 战前分析 5bAdF'~  
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。 %y|pVN!U  
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 <U1T_fiBoc  
N5,LHO  
74MxU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s\pukpf@  
  /* --------------------------------------------- */ p6K~b  
vector < int *> vp( 10 ); ?|+e*{4k  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2[HPU M2>  
/* --------------------------------------------- */ $#p5BQQ|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6<$.Z-,  
/* --------------------------------------------- */ q?dd5JzZy,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); x\(#  
  /* --------------------------------------------- */ p:5NMo  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); s1[&WDedM  
/* --------------------------------------------- */ MP)Prl>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); kfZ`|w@q  
kLF`6ZXtd  
[rWBVfm  
7QNx*8p  
看了之后,我们可以思考一些问题: X:$vP'B>  
1._1, _2是什么? yF? O+9R A  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 "a(4])  
2._1 = 1是在做什么? Z,e|L4&  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 R54ae:8  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 I;%1xdPt  
T3@2e0u )  
#qY gQ<TM!  
三. 动工 ;Vs2 e  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: pu]U_Ll@  
`bfUP s  
wjwCs`  
hTzj{}w  
template < typename T > R[j?\#  
class assignment Z4Dx:m-  
  { &K[sb%  
T value; *$BUow/>  
public : _.Hj:nFHz  
assignment( const T & v) : value(v) {} `;+x\0@<  
template < typename T2 > Zk((VZ(y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } I`X!M!dB)  
} ; v_EgY2l(  
IDT\hTPIs  
?'+]d;UO&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 cZ|*Zpk  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment RQ =$, i`  
v:QUwW  
)'T].kWW  
''@Tke3IG6  
  class holder T` h%=u|D  
  { &)tiO>B^6  
public : ?Y3i-jY  
template < typename T > Zf3(! a[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ig}hap]G  
  { G\dPGPPM  
  return assignment < T > (t); i/+^C($'f  
} g;'S5w9S  
} ; H=C~h\me?  
x-k-Pd  
h~\k;ca  
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: hdx_Tduue  
9 d a=q  
  static holder _1; /y{: N  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 m(U.BXo  
&uRT/+18W3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A;Y~Hu4KPZ  
而不用手动写一个函数对象。 0*b8?e  
,HTwEq>-G  
kD)31P  
mMwV5\(  
四. 问题分析 pI-Qq%Nwt  
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。 x5uz$g  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 X^N6s"2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J FnE{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z9$pY=8^?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @2hhBW  
W9Azp8)p]  
五. 问题1:一致性 lf>d{zd5  
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?| 9e K~g0m  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >^Wpc  
>W] Wc4 \  
struct holder \O"H#gt  
  { m`-:j"]b$  
  // T$"~V u  
  template < typename T > PL&> p M  
T &   operator ()( const T & r) const pLCj"D).M  
  { gi,7X\`KQ  
  return (T & )r; 8xAIn>,_  
} oQ r.cKD ?  
} ; g $Y]{VM.J  
d.~ns4bt9  
这样的话assignment也必须相应改动: G{fPQ=  
]vz6DJs  
template < typename Left, typename Right > nc:/GxP  
class assignment g4=1['wW  
  { S?JCi =  
Left l; 7V::P_aUY  
Right r; xIm2t~io  
public : rtz-kQ38R  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X,l7>>L{g  
template < typename T2 > #)7`}7N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =@M9S  
} ; b'+Wf#.]f0  
Yv]vl6<  
同时,holder的operator=也需要改动: VVch%  
BedL `[ ,  
template < typename T > 51|s2+GG  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "rLm)$I  
  { $7Hwu^c(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); v\6.#>NQ  
} ##Pzc~xSn  
I2CI9,0  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 jy.L/s  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 'XKfKv >;  
&%j`WF4p  
return l(rhs) = r; _0rt.NRD  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 HN NeH;L  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ? bWc<]  
k8}fKVU;  
template < typename Tp > /ojwOJ  
class constant_t a. D cmy{  
  { s3JzYDpy  
  const Tp t; !`=iKe&%E  
public : <}~ /. Cx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Q" h]p  
template < typename T > cI8\d 4/py  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u-iQ  
  { + >dC  
  return t; jm<^WQ%Cc  
} 0qFO+nC  
} ; ) 6QJZ$  
? 3fnt"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 N*Q*>q  
下面就可以修改holder的operator=了 B"> Ko3  
[rcM32  
template < typename T > :!Q(v(M  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Pzzzv^+  
  { 4K:Aqqhds  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Cj~e` VRhk  
} F~eYPaEKy!  
>Vq07R  
同时也要修改assignment的operator() U9`Co&Z2  
4uO88[=  
template < typename T2 > xM<aQf\j  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } OCdX'HN5Y  
现在代码看起来就很一致了。 3n7>qZ.d  
0AWxU?$A4  
六. 问题2:链式操作 X1B)(|7$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 H?r~% bh  
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。 sYXLVJ>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。 ?E!M%c@,  
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。 7CR#\&h`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \ky oA Z  
2<J2#}+ \  
template < typename T > $bMmyDw  
struct result_1 b)Nd}6}<?  
  { Z:h'kgG&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \PN*gDmX  
} ; Mj>Q V(L8t  
e/ g9r  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: k}g4?  
qmn l  
template < typename T > 8SroA$^n  
struct   ref "kcix!}&  
  { $ZyOBxI  
typedef T & reference; ]Gm4gd`  
} ; XLiwE$:t%  
template < typename T > ~5|R`%  
struct   ref < T &> fGe ie m  
  { s~(`~Y4  
typedef T & reference; )Az0.}  
} ; ImB5F'HI$  
^"lEa-g&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $HOe){G  
Q$p3cepsK  
template < typename T > wG s'qL"z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M*T!nwb  
  { :_HdOm  
  return l(t) = r(t); au=@]n#<(  
} W^HE1Dt]  
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。 a|y'-r90  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 7fWZ/;p  
8H};pu2  
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:MbMj6`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: % mPv1$FH  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 'e<8j  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 FU*q9s`  
最后的布局是: PQ_A^95  
                Add AwuhF PG  
              /   \ w#BT/6W&G  
            Divide   5 OD Ry  
            /   \ S/eplz;  
          _1     3 -0`n(`2  
似乎一切都解决了?不。 H0B=X l[  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 { **W7\h  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 *@@dO_%6  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: "-:g.x*d  
j)ln"u0R^B  
template < typename Right > h~%8p ]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const vY4}vHH2  
Right & rt) const @[\zO'|  
  { 0RSzDgX  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3e-E/6zH6  
} e+#k\x   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Ht}?=ZzW  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 v`Y{.>[H[  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 q l5&&e=-  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 W4P\HM>2  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 dqB N_P%  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? FD%OG6db];  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 'bH~KK5  
NyC&j`d  
template < class Action > TntTR"6aD  
class picker : public Action 7;.Iat9gMf  
  { z&#^9rM"  
public : XLYGhM  
picker( const Action & act) : Action(act) {} lOb(XH9  
  // all the operator overloaded X<W${L$G  
} ; b ~]v'|5[  
G[`2Nd<  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 PD^ 6Ywn>s  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: /={N^8^=x  
vqoK9  
template < typename Right > 8ZjRMr}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const hfc~HKLC  
  { >^,?0HP  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gCRPaF6  
} ;2 ?fz@KZ  
u+6L>7t88I  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > D^s#pOZS  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 &>Z;>6J,  
[\fwnS_1  
template < typename T >   struct picker_maker vaVV 1  
  { g%ys|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~-sG&u>  
} ; e*I92  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > j-i>Jd7  
  { 6h&t%T  
typedef picker < T > result; 5L7 nEia'  
} ; 5K&A2zC|  
}2c&ARQ.m>  
下面总的结构就有了: 3)e{{]6  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 kQ2WdpZ/  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 `d/* sX?k  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (6 }7z+  
至此链式操作完美实现。 :1"k`AG  
T^$`Z.  
W"t^t|H'~  
七. 问题3 -I*vl  
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。 ApggTzh@  
Y>8JHoV  
template < typename T1, typename T2 > eqOT@~H  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TB<$9FCHK  
  { {7$jwk  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |,H 2ge  
} ~`$P-^u88X  
G~_D'o<r  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: %SCt_9u  
/#t::b+>x  
template < typename T1, typename T2 > x.Ny@l%]  
struct result_2 8NNs_~+x}  
  { k1P'Q&Na  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; qMA";Frt3N  
} ; NCo!n$O1~  
rY@9nQ\>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? {+5Ud#\y  
这个差事就留给了holder自己。 9`^(M^|c  
    k`z]l;:  
]|K6Z>V  
template < int Order > &?xtmg<d  
class holder; f4f)9n  
template <> aN,? a@B  
class holder < 1 > ^e $!19g  
  { Gv#bd05X  
public : Qk|+Gj  
template < typename T > J5<1 6}*  
  struct result_1 KCp9P2kv.  
  { '9Q#%E!*  
  typedef T & result; rmWs o b  
} ; oSYbx:2wo  
template < typename T1, typename T2 > JIYzk]Tj  
  struct result_2 68<W6z  
  { 'X4)2iFV  
  typedef T1 & result; Oi@|4mo  
} ; xBf->o S?  
template < typename T > U1 rr=h g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zqQ[uO]m?  
  { )>"Ky  
  return (T & )r; $Tt.r  
} @W==)S%O  
template < typename T1, typename T2 > ;"RyHow  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V)u#=OS  
  { QOPh3+.5  
  return (T1 & )r1; SL+n y(y  
} p"H /N_b4  
} ; <7L-25 =  
*.D{d0A  
template <> ZTB6m`  
class holder < 2 > 0 xvSi9  
  { bJ6H6D>  
public : z/p^C~|}  
template < typename T > Fo~q35uB  
  struct result_1 $S2 /*  
  { tWaGCxaE  
  typedef T & result; 7A$mZPKh  
} ; *mYGs )|  
template < typename T1, typename T2 > -Edi"B4K  
  struct result_2 F|oyrG  
  { 6o(.zk`d  
  typedef T2 & result; /t2H%#v{  
} ; *Utx0Me  
template < typename T > k;SKQN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %503 <j  
  { B T {cTj0W  
  return (T & )r; _~P &8  
} hKnV=Ha(  
template < typename T1, typename T2 > !tx.2m*5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y4=T0[ V  
  { F8/n;  
  return (T2 & )r2; Qs8yJH`v  
} @$%.iQ7A;  
} ; yOP$~L#TWs  
Es\J%*\u  
DPmY_[OAE  
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> >。 .vi0DuD6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^4Se=Hr z2  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: qa8?bNd'f  
:C0)[L  
return l(i, j) = r(i, j); yB{1&S5 C  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &arJe!K  
gnb+i`  
  return ( int & )i; /_8nZVu  
  return ( int & )j; G<`(d@g  
最后执行i = j; rH\oFCzC  
可见,参数被正确的选择了。 *o(bB!q"c  
g1l:k1\Ht  
\~U:k4  
e~R_bBQ0  
a6It1%a+  
八. 中期总结 YZ<5-C  
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: k!WeE#"(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2$o\`^dy  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #P!M"_z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor xsS;<uCD  
Of9 gS-m  
Q?`s4P)14o  
D})12qB;u9  
(b"q(:5oX  
43rV> W,  
九. 简化 R-mn8N&  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ^i3!1cS  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |;p.!FO  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 4gmlK,a  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 g2u\gR5  
  +-*/&|^等 i;IhsKO0R  
2. 返回引用。 Nm%#rZrN~Q  
  =,各种复合赋值等 66_=bd(9  
3. 返回固定类型。 |X6R 2I  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) iorQ/(  
4. 原样返回。 <KoOJMx(  
  operator, [W3sveqj&  
5. 返回解引用的类型。 e9QjRx  
  operator*(单目) {QOy' 8 /  
6. 返回地址。 Vk[M .=J  
  operator&(单目) `v2Xp3o4f  
7. 下表访问返回类型。 qIh9? |`U  
  operator[] `ah"Q;d$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 L[`8 :}M  
  operator<<和operator>> Q;nC #cg  
5HY0 *\  
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。 $ma@z0%8}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %):pfM;b  
D& &71X '  
template < typename Left > q$K}Fm1C  
struct value_return ?@6Zv$vZ  
  { 'coY`B; 8  
template < typename T > 2nL*^hhh  
  struct result_1 lJx5scN [  
  { WWOjck #  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :j/sTO=  
} ; yDRi  
^B7Ls{  
template < typename T1, typename T2 > ,*m|Lt%;R  
  struct result_2 'S&Zq:  
  { G6JP3dOT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~HKzqGQy >  
} ; :wUi&xw  
} ; 8 ~Pdr]5  
2{oQ  
oMoco tQ;$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait O]!o|w(  
it-2]Nw  
下面我们来剥离functor中的operator() qc' ;<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^^a%Lz)U  
xjrL@LO#  
return l(t) op r(t) ::cI4D  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *|;`Gp  
return op l(t) "2 :zWh7|  
return op l(t1, t2) yOk{l$+  
return l(t) op 2a 7"~z~  
return l(t1, t2) op ;r.#|b  
return l(t)[r(t)] zp``e;gY  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] jTW8mWNk]  
r!|h3*YA  
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: gplrJaH@  
单目: return f(l(t), r(t)); i#*lK7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7m:TY>{  
双目: return f(l(t)); nXjSf  
return f(l(t1, t2)); }n"gX>e~  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^7=h%{ >=  
,VzbKx,  
struct meta_divide gebL6oc%  
  {  ?H_>?,^  
template < typename T1, typename T2 > \pP1k.~UnC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5Ux=5a  
  { <@0S]jy  
  return t1 / t2; Q6N?cQtOT  
} pA_e{P/  
} ; 152LdZevF  
2|NQ5OA0  
这个工作可以让宏来做: O&VA79\UO  
{Wfwf  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ - "{hP  
template < typename T1, typename T2 > \ OgHqF,0MN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]M~ 7L[  
以后可以直接用 u0qTP]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]8 <`&~a  
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 ZQ-6n1O  
(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。。。) x<.(fRv   
sG^{ cn  
C@pn4[jTl  
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 19%zcYTe  
C3 BoH&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d vo|9 >  
class unary_op : public Rettype lB!M;2^)X  
  { gQ<{NQMzvd  
    Left l; oqg +<m  
public : ,v?FR }v  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} d\8j!F^=  
TFz k5  
template < typename T > ~c*kS E2X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T#vY(d  
      { V`1x![\  
      return FuncType::execute(l(t)); 6l2Os $  
    } u}rJqZ  
NH*"AE;  
    template < typename T1, typename T2 > ;3%Y@FS@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UVW4KUxR  
      { vjA!+_I6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @twi<U_  
    } r >sXvzv  
} ; \c!e_rZ  
#CW{y?=  
#<#-Bv  
同样还可以申明一个binary_op w?Cho</Xu  
l j+p}dt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m9\~dD  
class binary_op : public Rettype @CoUFdbz  
  { vZ^U]h V  
    Left l; 7 ;2>kgf~  
Right r; j8^zE,Z  
public : m8+ EMBl  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }?HWUAL\  
A-rj: k!  
template < typename T > ,-DU)&dF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^ q3H  
      { *nv ^s  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5'<mfY'B  
    } lAGntYv  
+x~p&,w?  
    template < typename T1, typename T2 > vN~joQ=d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JgV4-B0  
      { 9hJ a K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ZkNet>9  
    } =-qYp0sVP  
} ; $if(n||  
rX)_!mR  
y'z9Ya  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 _94R8?\_V7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 w$ ""])o,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $4^h>x  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 \XfLTv  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "{c@}~  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 CioS}K  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \6pQ&an  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Gh<#wa['}  
下面是修改过的unary_op #F6M<V'  
[jGE {<Je  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @4Q /J$  
class unary_op F;Q'R |HQ  
  { WmRu3O  
Left l; ;1>V7+/  
  ZmJ<FF4  
public : OM`Ws5W}f  
~D`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} U99Uny9  
A7T(p7pP  
template < typename T > uC[F'\Y  
  struct result_1 0C6T>E7  
  { 7y$U$6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ME.!l6lm\  
} ; Qtt3;5m  
|D[LU[<C  
template < typename T1, typename T2 > Or55_E  
  struct result_2 E5a7p.  
  { qa4j>;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hZ')<@hNP  
} ; pr1kYMrqri  
\FnR'ne  
template < typename T1, typename T2 > nj-LG!"a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1KjzKFnb  
  { Q@"!uB.e  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Zq:c2/\c}  
} lg{M\ +  
u)%/df qzZ  
template < typename T > L D%SLJ:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Pj5:=d8z(  
  { tqL2' (=  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6H;\Jt  
} mApl;D X  
']Z%6_WF  
} ; JZJb&q){  
BHU=TK@GR  
'<O.J(N~4!  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 162Dj$  
好啦,现在才真正完美了。 &G?w*w_n  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3PkU>+.6  
08g2? 5w"  
template < typename Right > >x ]{c b/m  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const U}l=1B  
  { at\$ IK_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); O>9-iqP>`d  
} v9Lf|FXo&  
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。 k4` %.;  
i 1GQ=@  
we kb&?  
Fz| r[  
MVEh<_  
十. bind ^,J>=>,1\  
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。 29&F_  
先来分析一下一段例子 Bp4#"y2  
l-SVI9|<0  
*T.V5FB0S  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =6=l.qyYK  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 hW\'EJ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 iEbW[sX[ 4  
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。 7Q~$&G  
我们来写个简单的。 pi/&WMZ<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: A[^k4 >  
对于函数对象类的版本: gm1RQ^n,@.  
aFL<(,~r  
template < typename Func > o<5+v^mt#  
struct functor_trait 'L^M"f^I  
  { f{|n/j;n=C  
typedef typename Func::result_type result_type; 'vKae  
} ; J8[aVG  
对于无参数函数的版本: w,X J8+B  
.g.g lQ_~=  
template < typename Ret > th5UzpB4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *r|1 3|k  
  { #fXy4iL l  
typedef Ret result_type; %2^V.`0T  
} ; 9j5B(_J^  
对于单参数函数的版本: XMaw:Fgr  
z$VVt ?K  
template < typename Ret, typename V1 > GY"c1 KE$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :J+ANIRI  
  { jV<5GWq  
typedef Ret result_type; +^.xLTX`$  
} ; Wxi;Tq9C@_  
对于双参数函数的版本: L\"eE'A  
{#&D=7LP  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > JtF)jRB0,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > { 3 "jn  
  { i;:}{G<  
typedef Ret result_type; &7Xsn^opku  
} ; ${97G#  
等等。。。 $-(lp0\*  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _6L'}X$)N  
7}(YCZny5  
template < typename Func > =r&i`L{]  
struct func_return BT f  
  { Hdjp^O!  
template < typename T > \JP9lJ3<  
  struct result_1 -tp3qi  
  { T7(d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "i!W(}x+  
} ; cu#r#0U-  
'yh)6mid  
template < typename T1, typename T2 > +u lxCm_lV  
  struct result_2 %iZ~RTY6 !  
  { cq/@ng*o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R0F&!y!B  
} ; *~.'lE%[U  
} ; ~ x J#NC+  
CU/Id`"tW  
Q{ { =  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 A^4#6],%v  
s1X?]A  
template < typename Func, typename aPicker > ^xr & E  
class binder_1 m,F4N$  
  { B~ j3!?  
Func fn; !VHw*fL|r  
aPicker pk; ~b[5}_L=>  
public : hl8oE5MU  
=n;LP#(h?  
template < typename T > $4]4G=o  
  struct result_1 xg;F};}5$  
  { \^lDd~MWG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8boiJku`  
} ; rgEN~e'  
-JclEp  
template < typename T1, typename T2 > )?( _vrc<  
  struct result_2 sjHcq5#U!  
  { Q0L1!}w   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R,-DP/ (im  
} ; <4I`|D3@  
raM{!T:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} UUvR>5@n  
k7 Ne(4P  
template < typename T > 1=^|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M0]J `fL@  
  { XFi9qL^  
  return fn(pk(t)); 2l~qzT-  
} 8w~X4A,  
template < typename T1, typename T2 > 31p7oRzr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g c<Y?a-  
  { "rpP  
  return fn(pk(t1, t2)); MQX9BJ%  
} ~6[3Km|2  
} ; qGzF@p(p8  
QjTs$#eMW  
{Ut,xi  
一目了然不是么? :GM3n$  
最后实现bind `/(9 #E  
Lv#}Gm  
(Y"./BDY  
template < typename Func, typename aPicker > p<B*)1Tj0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) D% 2S!  
  { j% '~l#nw  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); NFf?~I&mfu  
} Uu|R]azbO  
pO2XQYhrY  
2个以上参数的bind可以同理实现。 z%$M IC  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 S AKIFNE  
98CS|NEe  
十一. phoenix c3O&sa V!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %KR2Vlh0  
NHhKEx0Gtu  
for_each(v.begin(), v.end(), BD M"";u  
( F*y7 4j,  
do_ I0_>ryA  
[ Qn@[{%),4  
  cout << _1 <<   " , " _ujhD  
] (,RL\1zJ  
.while_( -- _1), MO|8A18B  
cout << var( " \n " ) )ZfbM|  
) t;t;+M|W  
); n9k-OGJ  
W}WDj:  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ^,Ft7JAn  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor :7s2M  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 U< "k -  
那么我们就照着这个思路来实现吧: cfHtUv  
VzWH9%w  
'.7ER  
template < typename Cond, typename Actor > 2UTmQOm  
class do_while -LlS9[r0  
  { 1gX$U00:  
Cond cd; k%;oc$0G-3  
Actor act; tjcsT>  
public : 4^ZbT  
template < typename T > +_ $!9m  
  struct result_1 Ag;Ybk[  
  { Hr*xAx  
  typedef int result_type; 4@Bl 1b[<  
} ; 12}!oS~_  
j!IkU}*c  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &HqBlRo  
|zy` ]p9  
template < typename T > z:A_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :VX2&*  
  { BfDC[(n`  
  do s =<65  
    { a@C}0IP)  
  act(t); CZkmd  
  } {-hu""x>  
  while (cd(t)); 5GURfG3{  
  return   0 ; ~8)l/I=`);  
} I-W ,C &J>  
} ; D*g K,`  
w$jSlgUHy)  
k: z)Sw  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "XU)(<p  
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。 U(hIT9  
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。 $Q=S`z=  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Y,-! QFS#  
下面就是产生这个functor的类: @={ qy}  
Axla@  
Y"TrF(C  
template < typename Actor > P6`LUyz3  
class do_while_actor bj@f<f`  
  { /wi/i*;A  
Actor act;  )eH?3""  
public : #`%V/#YK  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} JHJ]BMm  
3.h0  
template < typename Cond > m~gcc  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?BU?c:"f  
} ; oKPG0iM:  
@u:q#b  
&pH XSU  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6|1*gl1_LD  
最后,是那个do_ 4p>,  
-v9x tNg  
H?;@r1ZAn  
class do_while_invoker E*L5D4Kw  
  { Wp^ A.  
public : af&P;#U  
template < typename Actor > v|nt(-JX  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <=%G%V_s  
  { LKg9{0Y:  
  return do_while_actor < Actor > (act); U[hokwZ  
} k|cP]p4,  
} do_; ;b 'L2  
N({-&A.N  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _RWH$L9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 M`?ATmYy  
最后来说说怎么处理break和continue )!'7!" $  
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。 Rpxg 5  
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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